يونكرز جومو 004

تم اختبار النموذج الأولي الأول 004A ، الذي كان يعمل بوقود الديزل ، لأول مرة في أكتوبر 1940، ولكن بدون فوهة عادم. وخضع لاختبارات معملية في نهاية يناير 1941، حيث بلغت قوة الدفع القصوى 430 كيلوغرام قوة (4200 نيوتن؛ 950 رطل قوة) ، واستمر العمل على زيادة قوة الدفع، إذ حدد عقد وزارة الطيران الألمانية (RLM) حدًا أدنى للدفع يبلغ 600 كيلوغرام قوة (5900 نيوتن؛ 1300 رطل قوة) . ^{[ 5 ]}      

أدت مشاكل الاهتزاز في دوارات الضاغط، التي كانت مثبتة في الأصل من الخارج، ^{[ 6 ]} إلى تأخير البرنامج في هذه المرحلة. وقد ساهم ماكس بينتيل ، بصفته مهندسًا استشاريًا في وزارة الطيران متخصصًا في اهتزازات الشواحن التوربينية، في حل المشكلة. ^{[ 6 ]} تم استبدال الدوارات الأصلية المصنوعة من الألومنيوم بأخرى فولاذية، وفي هذا التكوين، ولّد المحرك قوة 5.9 كيلو نيوتن (1300 رطل) في أغسطس، واجتاز اختبار تحمل لمدة 10 ساعات بقوة 9.8 كيلو نيوتن (2200 رطل) في _ديسمبر . أُجري أول اختبار طيران في 15 _مارس 1942، عندما حملت طائرة مسرشميت Bf 110 محرك 004A لتشغيله أثناء الطيران. استخدم محرك 004 ضاغطًا محوريًا ثماني المراحل، بست غرف احتراق ^{[ 7 ]} مستقيمة (مصنوعة من صفائح فولاذية)، وتوربينًا أحادي المرحلة بشفرات مجوفة. ^{[ 4 ]}    

في 18 يوليو، حلقت إحدى طائرات Messerschmitt Me 262 النموذجية لأول مرة بقوة نفاثة من محركاتها 004، ودخلت محركات 004 حيز الإنتاج بناءً على طلب من وزارة الطيران الألمانية (RLM) لـ 80 محركًا.

صُممت محركات 004A الأولية لتشغيل نماذج Me 262 الأولية دون قيود على المواد، واستخدمت مواد خام نادرة مثل النيكل والكوبالت والموليبدينوم بكميات غير مقبولة في الإنتاج. أدرك فرانز ضرورة إعادة تصميم محرك Jumo 004 لتقليل استخدام هذه المواد الاستراتيجية إلى الحد الأدنى ، وقد تم ذلك. استُبدلت جميع الأجزاء المعدنية الساخنة، بما في ذلك غرفة الاحتراق، بالفولاذ الطري المحمي بطبقة من الألومنيوم، وصُنعت شفرات التوربين المجوفة من سبيكة Cromadur المطوية والملحومة (12% كروم، 18% منغنيز، و70% حديد) التي طورتها شركة Krupp ، وتم تبريدها بالهواء المضغوط المستخرج من الضاغط. قُصر العمر التشغيلي للمحرك، ولكن من ناحية أخرى، أصبح تصنيعه أسهل. ^{[ 5 ]} احتوت محركات الإنتاج على غلاف من المغنيسيوم المصبوب مكون من نصفين، أحدهما مثبت عليه أنصاف أجزاء من مجموعة الجزء الثابت . ^{[ 4 ]} صُنعت الأجزاء الثابتة الأربعة الأمامية من شفرات مصنوعة من سبائك فولاذية ملحومة بالقاعدة؛ أما الأجزاء الخلفية الخمسة فكانت عبارة عن صفائح فولاذية مضغوطة مثنية فوق القاعدة وملحومة بها. ^{[ 4 ]} رُبطت شفرات ضاغط السبائك الفولاذية بفتحات في قرص الضاغط بواسطة براغي صغيرة. ^{[ 4 ]} رُكّب الضاغط نفسه على عمود فولاذي باستخدام اثني عشر برغي تثبيت . ^{[ 4 ]} جرّبت شركة جومو مجموعة متنوعة من شفرات الضاغط، بدءًا من الفولاذ الصلب، ثم الصفائح المعدنية المجوفة، الملحومة على الجزء المخروطي، مع تثبيت جذورها فوق مسامير معينية الشكل على عجلة التوربين، والتي رُبطت بها ولُحمت بها . ^{[ 4 ]}

من الميزات اللافتة في محرك 004، بادئ التشغيل الذي صممه المهندس الألماني نوربرت ريدل ، والذي يتألف من محرك ثنائي الأشواط مسطح بقوة 10 أحصنة (7.5 كيلوواط) خلف غطاء مدخل الهواء. ^{[ 4 ]} تتيح فتحة في مقدمة الغطاء إمكانية تشغيل المحرك يدويًا في حال تعطل بادئ التشغيل الكهربائي. تم تركيب خزانين صغيرين لخلط البنزين والزيت داخل المحيط العلوي للغلاف المعدني لمدخل الهواء الحلقي لتزويد بادئ التشغيل بالوقود. استُخدم محرك ريدل أيضًا لتشغيل محرك BMW 003 المنافس، ولضاغط HeS 011 الأكثر تطورًا من هاينكل ذي التدفق المختلط.  

كان وزن أول نموذج إنتاجي من طراز 004B أقل بمقدار 100 كجم (220 رطلاً) من طراز 004A، وفي عام 1943 اجتاز العديد من الاختبارات التي استمرت 100 ساعة، مع تحقيق فترة زمنية بين عمليات الصيانة الشاملة تبلغ 50 ساعة. ^{[ 8 ]}  

في وقت لاحق من عام 1943، عانى طراز 004B من أعطال في شفرات التوربين لم يفهمها فريق يونكرز. ركزوا على جوانب مثل عيوب المواد، وحجم الحبيبات، وخشونة السطح. وفي نهاية المطاف، في ديسمبر، تم استدعاء ماكس بينتيل ، المتخصص في اهتزاز الشفرات ، مرة أخرى خلال اجتماع في مقر وزارة الطيران الألمانية. حدد بينتيل أن الأعطال ناجمة عن وجود أحد الترددات الطبيعية للشفرات ضمن نطاق تشغيل المحرك. وكان حله هو رفع التردد، عن طريق زيادة تدرج الشفرات وتقصيرها بمقدار 1 مليمتر، وخفض سرعة تشغيل المحرك ^{[ 6 ]} من 9000 إلى 8700 دورة في الدقيقة.

لم يبدأ الإنتاج الكامل إلا في أوائل عام 1944. وقد شكلت هذه التحديات الهندسية التفصيلية لسلسلة محركات الطائرات النفاثة 109-004، النكسات التي كانت العامل الرئيسي في تأخير إدخال سلاح الجو الألماني (لوفتفافه) طائرة Me 262 إلى الخدمة في الأسراب.

نظراً لانخفاض جودة الفولاذ المستخدم في محرك 004B، لم تتجاوز مدة تشغيل هذه المحركات 10-25 ساعة، وربما ضعف هذه المدة في حال استخدام طيار ماهر. ^{[ 9 ]} ومن عيوب هذا المحرك، الشائعة في جميع المحركات النفاثة التوربينية المبكرة، استجابته البطيئة لدواسة الوقود. والأسوأ من ذلك، أنه كان من الممكن حقن كمية زائدة من الوقود في غرف الاحتراق عند تحريك دواسة الوقود بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط قبل أن يزداد تدفق الهواء ليتناسب مع كمية الوقود المتزايدة. وقد تسبب ذلك في ارتفاع درجة حرارة شفرات التوربين، وكان سبباً رئيسياً في أعطال المحرك. ومع ذلك، فقد جعل هذا المحرك الطاقة النفاثة للطائرات المقاتلة حقيقة واقعة لأول مرة.

استخدمت منطقة عادم المحرك فوهة متغيرة الشكل تُعرف بفوهة القابس . وقد لُقّب هذا القابس بـ" زويبل" (كلمة ألمانية تعني البصلة، نظرًا لشكلها عند النظر إليها من الجانب). ^{[ 4 ]} كان القابس يتحرك حوالي 40  سم (16 بوصة) للأمام والخلف، باستخدام آلية تروس مسننة تعمل بمحرك كهربائي، لتغيير مساحة المقطع العرضي للعادم للتحكم في قوة الدفع.

كان بإمكان طائرة Jumo 004 أن تعمل بثلاثة أنواع من الوقود: ^{[ 10 ]}

• J-2، وهو وقودها القياسي، وقود اصطناعي يُنتج من الفحم.
• زيت الديزل.
• بنزين الطائرات؛ لا يعتبر مرغوباً فيه بسبب ارتفاع معدل استهلاكه.

بتكلفة مواد بلغت 10,000 رينغيت ماليزي ، أثبت محرك Jumo 004 أنه أرخص قليلاً من منافسه BMW 003 الذي بلغت تكلفته 12,000 رينغيت ماليزي ، وأرخص من محرك Junkers 213 ذي المكابس الذي بلغت تكلفته 35,000 رينغيت ماليزي . ^{[ 11 ]} علاوة على ذلك، استخدمت الطائرات النفاثة عمالة أقل مهارة، واحتاجت إلى 375 ساعة فقط لإكمالها (بما في ذلك التصنيع والتجميع والشحن)، مقارنة بـ 1,400 ساعة لمحرك BMW 801. ^{[ 12 ]}

تم إنتاج وصيانة محرك 004 في مصانع يونكرز في ماغديبورغ ، تحت إشراف أوتو هارتكوف . ^{[ 13 ]} اكتسبت المحركات المُكتملة سمعةً سيئةً بسبب عدم موثوقيتها؛ إذ تراوحت الفترة بين عمليات الصيانة الرئيسية (وهي ليست فترةً بين عمليات الصيانة بالمعنى الدقيق ) بين ثلاثين وخمسين ساعة، وربما انخفضت إلى عشر ساعات فقط، مع أن الطيار الماهر كان قادرًا على مضاعفة هذه الفترة. ^{[ 9 ]} (بينما كانت الفترة بين عمليات الصيانة في محرك BMW 003 المنافس حوالي خمسين ساعة). ^{[ 9 ]} تضمنت عملية الصيانة استبدال شفرات الضاغط (التي كانت تتعرض لأكبر قدر من التلف، عادةً بسبب دخول الحصى وما شابهها، وهو ما عُرف لاحقًا باسم " الترسبات ") وشفرات التوربين المتضررة من الأحمال الديناميكية الحرارية العالية. كان الألمان يستخدمون أقفاصًا نصف كروية ذات إطار سلكي مصممة خصيصًا و/أو أغطية دائرية مسطحة فوق مداخل الهواء لمنع دخول الأجسام الغريبة إلى مداخل محركات الطائرات النفاثة أثناء وجودها على الأرض. يمكن إطالة عمر شفرات الضاغط والتوربين عن طريق إعادة موازنة الدوارات أثناء الصيانة الدورية؛ كما يتم فحص محرك بدء التشغيل ثنائي الأشواط من ريدل ومنظم سرعة المحرك النفاث التوربيني واستبدالهما عند الحاجة. ^{[ 9 ]} تتطلب غرف الاحتراق صيانة كل عشرين ساعة، واستبدالها عند 200 ساعة. ^{[ 9 ]}

تم بناء ما بين 5000 و8000 طائرة من طراز 004؛ ^{[ 14 ]} وفي نهاية الحرب العالمية الثانية ، بلغ الإنتاج 1500 طائرة شهريًا. ^{[ 4 ]} وقدّرت بعثة فيدن، بقيادة السير روي فيدن ، بعد الحرب، أن إجمالي إنتاج محركات الطائرات النفاثة بحلول منتصف عام 1946 كان من الممكن أن يصل إلى 100000 وحدة سنويًا، أو أكثر. ^{[ 9 ]}

بعد الحرب العالمية الثانية، تم بناء محركات Jumo 004 بأعداد صغيرة في ماليشيتسه في تشيكوسلوفاكيا ، وأطلق عليها اسم Avia M-04 ، لتشغيل طائرة Avia S-92 التي كانت بدورها نسخة من طائرة Me 262. كما تم بناء نسخ مطورة من محركات Jumo 004 في الاتحاد السوفيتي تحت اسم Klimov RD-10 ، حيث قامت بتشغيل طائرة Yakovlev Yak-15 بالإضافة إلى العديد من الطائرات المقاتلة النفاثة النموذجية.

في فرنسا ، تم استخدام محركات 004 التي تم الاستيلاء عليها لتشغيل قطار Sud-Ouest SO 6000 Triton وقطار Arsenal VG-70 .

التخطيط: A = مراحل ضاغط التدفق المحوري، C = غرف احتراق العلبة، T = مراحل التوربين.

• كريستوفر، جون (2013). السباق للحصول على طائرات هتلر التجريبية: مهمة بريطانيا عام 1945 للاستيلاء على تكنولوجيا سلاح الجو الألماني السرية . ستراود، المملكة المتحدة: دار النشر التاريخية. ISBN 978-0-7524-6457-2.
• غانستون، بيل (2006). الموسوعة العالمية لمحركات الطائرات: من الرواد إلى يومنا هذا (  الطبعة الخامسة). ستراود، المملكة المتحدة: ساتون. ISBN 0-7509-4479-X.
• كاي، أنتوني ل. (2002). تطوير المحركات النفاثة والتوربينات الغازية الألمانية 1930-1945 . دار كراوود للنشر. ISBN 1-84037-294-X.
• كاي، أنتوني (2004). طائرات ومحركات يونكرز 1913-1945 . لندن: كتب بوتنام للطيران. ISBN 0-85177-985-9.
• كاي، أنتوني ل. (2007). تاريخ وتطوير المحركات النفاثة التوربينية 1930-1960 . المجلد  1. رامسبري: دار كروود للنشر. ISBN 978-1-86126-912-6.
• ميهر-هومجي، سايروس ب. (سبتمبر 1997). "أنسيلم فرانز وجومو 004" . الهندسة الميكانيكية . الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين . مؤرشف من الأصل في 7 يناير 2008.
• بافيلك، ستيرلينغ مايكل (2007). سباق الطائرات النفاثة والحرب العالمية الثانية . غرينوود. ISBN 978-0-275-99355-9.