Argus As 014

Argus As 014 — это немецкий пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД), разработанный в годы Второй мировой войны компанией Argus Motoren Gesellschaft. Он является первым в мире серийным двигателем данного типа, получившим практическое применение, и наиболее известен как силовая установка крылатой ракеты «Фау-1» (V-1). Двигатель отличался крайне простой конструкцией, низкой стоимостью производства и способностью работать на низкосортном топливе, однако имел низкий КПД, высокий уровень шума и ограниченный ресурс.

История создания

Разработка пульсирующего воздушно-реактивного двигателя в Германии началась в середине 1930-х годов. Первые экспериментальные образцы, созданные инженерами Паулем Шмидтом (Paul Schmidt) и Георгом Маделунгом (Georg Madelung), не получили практического применения из-за низкой надёжности. В 1938 году Министерство авиации Германии (Reichsluftfahrtministerium) предложило компании Argus Motoren Gesellschaft доработать конструкцию Шмидта для использования в качестве силовой установки беспилотных летательных аппаратов.

Под руководством инженера Фрица Госслау (Fritz Gosslau) и при участии самого Шмидта был создан двигатель, получивший обозначение Argus As 014. Ключевым требованием к нему была простота и дешевизна производства, чтобы обеспечить возможность массового выпуска крылатых ракет. Первые стендовые испытания прошли в 1941 году, а в 1942 году двигатель был впервые установлен на прототип самолёта-снаряда Fieseler Fi 103 (будущая V-1). После успешных лётных испытаний в 1943 году двигатель был принят на вооружение и запущен в серийное производство.

Конструкция и принцип действия

Общее устройство

Argus As 014 представляет собой прямоточный пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, работающий по циклу термодинамического сжатия без использования компрессора. Основные элементы конструкции:

• Входной диффузор — сужающийся канал для замедления набегающего потока воздуха.
• Камера сгорания — цилиндрическая труба из листовой стали, в которой происходит сгорание топлива.
• Решётка клапанов — система лепестковых (пластинчатых) клапанов, расположенная на входе в камеру сгорания. Клапаны выполнены из пружинной стали и открываются под давлением воздуха, но закрываются при повышении давления в камере.
• Форсунка — устройство для впрыска топлива (бензина низкого качества) в камеру сгорания.
• Свеча зажигания — электрическая свеча, используемая для первоначального запуска двигателя; в рабочем режиме воспламенение происходит от горячих газов.
• Выходное сопло — длинная цилиндрическая труба, через которую выбрасываются продукты сгорания.

Принцип работы

Двигатель работает циклически с частотой около 40–50 импульсов в секунду. Цикл состоит из следующих фаз:

1. Впуск: При движении летательного аппарата воздух поступает в диффузор, открывает лепестковые клапаны и заполняет камеру сгорания.
2. Впрыск и воспламенение: В камеру впрыскивается топливо, которое смешивается с воздухом. Смесь поджигается свечой (при запуске) или остаточными горячими газами (в рабочем режиме).
3. Сгорание: Топливовоздушная смесь сгорает, резко повышая давление в камере. Под действием этого давления лепестковые клапаны мгновенно закрываются, предотвращая выброс газов обратно во входной тракт.
4. Выброс: Сгоревшие газы с высокой скоростью выбрасываются через выходное сопло, создавая реактивную тягу. После падения давления в камере клапаны снова открываются, и цикл повторяется.

Характерной особенностью работы двигателя является пульсирующий характер тяги, что создаёт характерный дребезжащий звук, за который союзники прозвали V-1 «жужжащей бомбой» (buzz bomb).

Технические характеристики

Применение

Основным и единственным массовым носителем двигателя Argus As 014 стала крылатая ракета Fieseler Fi 103, более известная как V-1 (Vergeltungswaffe 1 — «Оружие возмездия-1»). С июня 1944 года по март 1945 года Германия запустила около 22 000 ракет V-1 по целям в Великобритании (в основном по Лондону) и позже по городам Бельгии (Антверпен, Льеж).

Двигатель устанавливался на специальном пилоне над фюзеляжем ракеты. Запуск производился с катапульты или с самолёта-носителя. После запуска двигатель работал непрерывно до момента выработки топлива, после чего ракета переходила в пикирование и падала на цель.

Кроме V-1, Argus As 014 использовался в экспериментальных целях:

• На некоторых модификациях самолёта-снаряда Fi 103 с увеличенной дальностью.
• В проектах беспилотных летательных аппаратов и мишеней, которые не были реализованы в серийном производстве.

Достоинства и недостатки

Достоинства

• Простота конструкции: Двигатель состоял из минимального количества деталей, не требовал сложных турбин, компрессоров или систем управления.
• Низкая стоимость: Производство Argus As 014 обходилось примерно в 350 рейхсмарок, что было значительно дешевле любого поршневого или турбореактивного двигателя того времени.
• Неприхотливость к топливу: Двигатель мог работать на низкосортном бензине, включая синтетическое топливо, производившееся в Германии из угля.
• Возможность массового выпуска: Конструкция позволяла изготавливать двигатели на обычных металлообрабатывающих предприятиях без использования дефицитных материалов.

Недостатки

• Низкий КПД: Термический КПД двигателя составлял около 15–18%, что значительно уступало поршневым и турбореактивным двигателям того времени.
• Малая тяга: Тяга в 2,5 кН была недостаточна для разгона тяжёлых летательных аппаратов; V-1 требовала катапультного старта.
• Высокий уровень шума: Пульсирующий режим работы создавал громкий, характерный звук, который легко обнаруживался системами ПВО противника.
• Малый ресурс: Лепестковые клапаны быстро изнашивались из-за высоких температур и механических нагрузок; двигатель редко работал более часа.
• Нестабильность работы: При изменении скорости полёта или угла атаки мог происходить срыв работы (помпаж), что приводило к остановке двигателя.

Критика и оценка

Argus As 014 рассматривается историками техники как пример прагматичного, но грубого инженерного решения в условиях военного времени. С одной стороны, он позволил Германии создать первое в мире серийное крылатое ракетное оружие, которое нанесло значительный психологический и материальный ущерб противнику. С другой стороны, низкая точность, уязвимость для ПВО и ограниченный ресурс двигателя делали V-1 скорее оружием террора, чем эффективным средством поражения.

После войны разработки в области пульсирующих двигателей были продолжены в СССР, США и других странах, но широкого распространения они не получили из-за описанных недостатков. Тем не менее, принцип пульсирующего горения нашёл применение в некоторых типах беспилотных летательных аппаратов и в экспериментальных двигателях для сверхзвуковых полётов.

Интересные факты

• Конструкция лепестковых клапанов Argus As 014 была настолько простой, что их изготавливали из обычной пружинной стали методом штамповки.
• Двигатель не имел системы охлаждения — тепло отводилось за счёт потока воздуха и излучения.
• В ходе испытаний союзники пытались воспроизвести конструкцию Argus As 014, но столкнулись с проблемами в подборе материалов для клапанов.
• В послевоенные годы некоторые экземпляры двигателя использовались в качестве учебных пособий в технических вузах.

Источники

• H. H. Hooftman. «German Jet Engine and Gas Turbine Development 1930–1945». — Airlife Publishing, 2002.
• J. R. Smith, A. L. Kay. «German Aircraft of the Second World War». — Putnam, 1972.
• D. G. Sharp. «V-1 Flying Bomb: Hitler's Vengeance Weapon». — Mortons Media Group, 2017.
• Техническая документация Argus Motoren Gesellschaft (архивные материалы).
• Статьи в журналах «Flug Revue» и «Luftfahrt International» за 1980–1990-е годы.