M-701

autor textu: Ing. Marián Hocko, PhD.

ÚVOD

Zavedenie prúdových lietadiel začiatkom päťdesiatych rokov do vojenských letectiev mnohých krajín si vyžiadalo novú metodiku výcviku pilotov s využitím špeciálneho cvičného lietadla s prúdovým motorom. Na základe tejto skutočnosti československé ministerstvo národnej obrany zadalo v druhej polovici roka 1955 rámcové takticko-technické požiadavky č. j. 075083 na cvičné prúdové lietadlo, poháňané československým prúdovým motorom M-710 s axiálnym kompresorom a predpokladaným ťahom F_T = 8,8 kN. Projekt tohto cvičného prúdového lietadla dostal označenie C-29.

Hlavným konštruktérom projektovaného cvičného prúdového lietadla C-29 bol Ing. ZDENĚK RUBLIČ, ktorý veľmi úzko spolupracoval s Ing. KARLOM TOMÁŠOM, doktor JOSEFOM HOŠKOM, Ing. JÁNOM HLAVATÝM a Ing. JÁNOM VLČKOM. Vývoj prúdového motora M-710 bol zverený skupine Ing. JIŘÍHO RADY, v ktorej aktívne pracoval Ing. V. POSPÍŠIL, Ing. O. BUŇATA, Ing. KLOUDA a Ing. J. NIKLÍČEK.

Vyvíjaný prúdový motor M-710 s ťahom F_T = 8,34 kN mal pôvodne navrhovaný axiálny kompresor, priamoprúdovú spaľovaciu komoru rúrkového typu so šiestimi plamencami, jednostupňovú plynovú turbínu a výstupnú sústavu s pevnou výstupnou dýzou. Situácia sa však v priebehu vývoja motora zmenila. V roku 1956 prišiel na liečenie do Karlových Varov Hlavný maršal letectva ZSSR Veršinin. Počas jeho pobytu v Československu ho navštívili Ing. Karel Tomáš, doktor Jozef  Hošek a Ing. Jiří Rada ako hlavný konštruktér motora. V priateľskej debate sa dozvedeli, že prúdové cvičné lietadlo by malo mať radiálny kompresor, ktorý je menej citlivý na nasaté nečistoty, pretože v ZSSR sa musí počítať s ich využívaním z veľkej časti na trávnatých letiskách.

V roku 1956 na základe konzultácií so zástupcami sovietskeho letectva vznikla požiadavka projektovať cvičné lietadlo C-29 nielen na pokračovací pilotný výcvik, ale aj na základný pilotný výcvik s  možnosťou použitia lietadla na trávnatých vzletových a pristávacích plochách. Zmenené požiadavky na projekt cvičného lietadla C-29 našli svoj odraz v nových takticko-technických požiadavkách č. j. 037078, ktoré boli schválené koncom marca 1957. Ich základnou odlišnosťou oproti pôvodným takticko-technickým požiadavkám bola striktná úloha použiť u lietadla prúdový motor s radiálnym kompresorom, ktorý je menej citlivý na nasatie cudzích predmetov na poľných letiskách. Na základe týchto skutočností bol projekt prúdového motora M-710 s axiálnym kompresorom zrušený a nahradený novým projektom prúdového motora M-701 s radiálnym kompresorom.

Vývoj prúdového motora M-710 pre cvičné prúdové lietadlo C-29 začal v roku 1955 vo VÝZKUMNÉM ZKUŠEBNÍM LETECKÉM ÚSTAVU V LETŇANECH v  Prahe. Od projektovaného motora sa očakávalo dosiahnutie stanovených projektovaných parametrov pri nízkych prevádzkových nákladoch. Vývoj motora pokračoval od roku 1958 podľa zmenených takticko-technických požiadaviek pod označením M-701 v n.  p. ZÁVODY JÁNA ŠVERMU (MOTORLET) v Prahe – Jinoniciach. Prototyp prúdového motora M-701 sa prvýkrát úspešne rozbehol na brzde v  septembri 1958. Letové skúšky boli realizované na lietajúcej skúšobni, ktorá bola vyrobená z bombardovacieho lietadla Il-28. Prvý skúšobný let s motorom M-701, ktorý bol umiestnený v zadnej časti trupu lietadla, sa uskutočnil 28. novembra 1959. Posádku lietajúcej skúšobne tvoril pilot VZS 031 pplk. Dvořák, navigátor mjr. Máj a skúšobný technik VZLU Ing. M. Kostroun.

Problémy s vývojom nového prúdového motora M-701, najmä po zmene takticko-technických požiadaviek na konštrukciu kompresora, mali za následok oneskorovanie vývoja motora oproti vývoju prototypu lietadla C-29. Aby nebol narušený harmonogram skúšok lietadla C-29 bolo rozhodnuté pokračovať vo vývoji lietadla s náhradnými prúdovými motormi britskej výroby BRISTOL SIDDELEY MOTORS Ltd. ASV-8 a ASV-9. Tieto prúdové motory boli dodané až v roku 1958. Vzlet prvého prototypu 03 lietadla L-29 s prúdovým motorom ASV-8 VIPER sa uskutočnil 5. apríla 1959.

Na druhom snímku je motor M701-500 v prepravnom kontejneri.

Počiatočná etapa vývoja nového prúdového motora M-701 bola ukončená v n. p. MOTORLET v roku 1959. Prvý zálet prototypu lietadla L-29 s prúdovým motorom M-701 bol realizovaný na šiestom vyrobenom lietadle L-29 12. júla 1960. Táto etapa vývoja bola v  septembri 1960 definitívne uzatvorená štátnou typovou skúškou pod dohľadom ministerstva národnej obrany a letovými vojskovými skúškami v marci 1961. Skúšky vykonávali príslušníci Výzkumného a zkušebního střediska VZS-031. V tej dobe boli motory M-701 namontované aj na prototypoch 02 a 03. Ani tieto skúšky neboli bez problémov. Na záver však komisia udelila súhlas na začatie výroby 1é lietadiel a 35 motorov M-701 s technickou životnosťou 50 hodín a s následným vykonaním vojskových skúšok v rámci československého vojenského letectva. Zatiaľ prebiehali intenzívne skúšky na prototype 03, ktorý bol postupne pripravovaný na skúšky v ZSSR.

Významnou udalosťou pre celý projekt cvičného prúdového lietadla L-29 DELFÍN s prúdovým motorom M-701b boli porovnávacie skúšky s lietadlami rovnakej kategórie TS-11 ISKRA a Jak-32, ktoré sa konali od 5. augusta do 26. septembra 1961 v  Sovietskom zväze. Lietadlo L-29 Delfín túto porovnávaciu súťaž vyhralo, čo malo za následok jeho zaradenie do masovej sériovej výroby spolu s prúdovým motorom M-701 v československých leteckých továrňach.

Sériová výroba cvičného prúdového lietadla L-29 Delfín (nultá séria) začala v  roku 1962. Počas celej doby sériovej výroby lietadla L-29 Delfín bolo vyrobených v n. p. AERO VODOCHODY a n. p. LET KUNOVICE 3665 lietadiel tohto typu. Lietadlo sa stalo základným cvičným prúdovým lietadlom v  krajinách Varšavskej zmluvy okrem Poľskej republiky, v ktorej sa výcvik pilotov vykonával na poľskom cvičnom prúdovom lietadle TS-11 Iskra.

Letecké turbokompresorové prúdové motory M-701 prešli postupným vývojom, ktorý bol zameraný najmä na zvýšenie jeho životnosti. Prvé prototypy motora M-701 mali maximálnu životnosť len 50 hodín. Ďalšie varianty prúdového motora M-701b-150, M-701bc-250, M-701c-500 a M-701d zvyšovali svoju životnosť od 150 hodín až po 500 hodín.

Letecký turbokompresorový prúdový motor M-701 sa osvedčil ako veľmi spoľahlivý a na údržbu nenáročný prúdový motor vo všetkých klimatických podmienkach. V  celej histórii československého leteckého priemyslu patrí prúdový motor M-701 k  najúspešnejším výrobkom. Počas dlhoročnej výroby motora M-701 od začiatku šesťdesiatych rokov bolo v n. p. MOTORLET Praha – Jinonice vyrobených viac ako 9250 motorov (8750 ks v roku 1986) tohto typu.

Do výzbroje československého vojenského letectva boli prvé lietadlá L-29 DELFÍN s motormi M-701 zaradené v roku 1962. Dostali sa do výcvikových útvarov na letisku v Prešove, potom v Košiciach, vo Zvolene a v Piešťanoch. Pre československé vojenské letectvo bolo nakúpených 138 lietadiel v základnom prevedení L-29 a 60 kusov prieskumnej verzie L-29R a L-29RS. V dobe delenia Československa na dva samostatné štáty bolo vo výzbroji československého vojenského letectva 50 lietadiel L-29 DELFÍN, z ktorých 16 pripadlo vznikajúcej Slovenskej republike. Tieto lietadlá boli rozdelené medzi 3. stíhací bombardovací letecký pluk na letisku Kuchyňa a 5. letecký školský pluk v Košiciach. Počet lietadiel sa na týchto letiskách postupne menil v dôsledku reorganizácií, rušenia a havárií. Dve lietadlá L-29 (ev. č. 3302, 1928) boli zničené v dôsledku jednej katastrofy a jednej havárie. Prevádzka tohto typu lietadla na Slovensku bola definitívne ukončená koncom roku 2003. Väčšina zo zostávajúcich slovenských lietadiel L-29 skončila v depozite Vojenského múzea v Piešťanoch a v Košiciach.

L-29

CHARAKTERISTIKA MOTORA M-701c-500

Letecký turbokompresorový prúdový motor M-701 je jednoprúdový, jednohriadeľový motor s  jednostupňovým radiálnym kompresorom s jednostranným vstupom, siedmymi priamoprúdovými rúrkovými spaľovacími komorami, jednostupňovou, nechladenou plynovou turbínou reakčného typu a výstupnou sústavou s pevnou výstupnou dýzou.

Rôzne varianty leteckého turbokompresorového prúdového motora M-701 boli použité pre pohon lietadiel L-29, L-29A a L-29R (v kóde NATO „MAYA“).

ZÁKLADNÉ TECHNICKÉ  ÚDAJE  MOTORA  M-701c-500

KONŠTRUKCIA MOTORA M-701c-500

Vstupné ústrojenstvo

Vstupné ústrojenstvo draka lietadla L-29 tvoria dva kanály, ktoré sa pred vstupnou časťou motora spájajú do kruhového prierezu, na ktorý nadväzuje vstupné ústrojenstvo motora.

Vstupná skriňa motora M-701 je odlievaná a tvorí nosnú časť motora. Vo vstupnej skrini sa nachádza teleso predného guličkového ložiska rotora turbokompresora. V  prednej časti vytvára axiálne vstupné ústrojenstvo s dutými aerodynamickými rebrami, ktoré usmerňujú privádzaný vzduch do kompresora motora. Súčasťou vstupnej skrine je skriňa pohonov, ku ktorej sú upevnené jednotlivé agregáty motora a draka lietadla. K  prednej prírube vstupnej skrine je upevnený elektrický spúšťač.  

Vstupné hrany aerodynamických rebier a aerodynamický kryt elektrického spúšťača sú chránené pred vznikom námrazy horúcim vzduchom,  ktorý je odoberaný z  priestoru za kompresorom motora.

Kompresor

Kompresor motora M-701 je radiálny, jednostupňový, s jednostranným obežným kolesom a axiálnym vstupom vzduchu.

Statorová časť kompresora sa skladá zo vstupnej skrine kompresora, prednej steny a zadnej steny kompresora s vloženými lopatkami difúzora, ktoré sú upevnené do predného a zadného oporného kruhu. Odvod vzduchu z kompresora do jednotlivých rúrkových spaľovacích komôr je zabezpečený cez sedem výstupných kolien. Jednotlivé časti statora kompresora sú vyrobené odlievaním z ľahkých zliatin.

Rotor kompresora tvorí jednostupňové, jednostranné radiálne obežné koleso so samostatne vyrobeným vstupným záberníkom. Radiálne obežné koleso je vyrábané odlievaním z hliníkovej zliatiny. Povrch obežného kolesa je upravovaný  presným frézovaním a brúsením. Nakoniec je povrch obežného kolesa upravený eloxovaním. K prednej strane obežného kolesa je upevnený predný čap, ktorý slúži pre uloženie obežného kolesa v  prednom ložisku. Rotor kompresora je spojený prírubou a spojovacím dutým hriadeľom s rotorom plynovej turbíny.

Celý rotor turbokompresora je uložený na prednom axiálne-radiálnom guličkovom ložisku a zadnom radiálnom valčekovom ložisku.

Spaľovacia komora

Motor M-701 má sedem priamoprúdových, rúrkových spaľovacích komôr, rovno-merne rozmiestnených okolo nosného kužeľa. Spaľovacie komory nie sú nosné a  neprenášajú sily medzi kompresorom a plynovou turbínou. Jednotlivé rúrkové spaľovacie komory sú medzi sebou prepojené prešľahovými rúrkami. Každá spaľovacia komora sa skladá z  hlavy spaľovacej komory, plášťa a plamenca. Hlava spaľovacej komory vytvára jeden celok s výstupným kolenom kompresora. Plášť každej spaľovacej komory je v  prednej časti pevne spojený s hlavou, v zadnej časti má posuvné spojenie s telesom zberača plynov. Na vonkajšom povrchu plášťa sú vytvorené príruby pre palivové dýzy, prešľahové rúrky a pre odpad paliva. Plamenec je zváraný zo žiaruvzdorného plechu. V  prednej časti je do plamenca umiestnený desaťlopatkový vírič s otvorom pre palivovú dýzu. V  plamencoch č. 2 a č. 6 sú vytvorené otvory pre zapaľovacie sviečky, pomocou ktorých sa zapaľuje vytváraná zmes paliva a vzduchu. Do ostatných plamencov sa plameň šíri cez prešľahové rúrky.

Zberač plynu vyrovnáva teplotné pole na výstupe z jednotlivých rúrkových spaľovacích komôr a  usmerňuje prúd plynu do usmerňovacieho ústrojenstva plynovej turbíny.

Plynová turbína

Plynová turbína motora M-701 je axiálna, jednostupňová, nechladená, reakčného typu.

Stator plynovej turbíny sa skladá zo zberača plynov, usmerňovacích lopatiek s vonkajším a vnútorným prstencom a vonkajšieho plášťa. Zberač plynu zabezpečuje plynulý prechod plynu z jednotlivých rúrkových spaľovacích komôr do medzikruhového prierezu pred vstupom do plynovej turbíny. Usmerňovacie lopatky plynovej turbíny sú plné, nechladené, vyrobené zo žiaruvzdorných zliatin. V mieste vyústenia plamencov spaľovacej komory sú usmerňovacie lopatky vyrobené z kvalitnejšej žiaruvzdornej ocele.

Usmerňovacie ústrojenstvo plynovej turbíny má 47 usmerňovacích lopatiek.

Rotor plynovej turbíny je diskovej konštrukcie. Skladá sa z disku s nechladenými rotorovými lopatkami a spoločného hriadeľa plynovej turbíny a kompresora. 61 rotorových lopatiek, vyrobených zo žiaruvzdornej ocele, sa upevňuje pomocou stromčekového zámku do korunovej časti disku a zaisťuje sa plechovými poistkami. Disk plynovej turbíny je k spoločnému hriadeľu kompresora a plynovej turbíny pomocou spojovacej príruby skrutkami. Rotor plynovej turbíny je uložený  spolu s kompresorom na prednom guličkovom ložisku a zadnom valčekovom ložisku.

Výstupná sústava

Výstupná sústava motora M-701 sa skladá z výstupného difúzora, predĺžovacej rúry a pevnej výstupnej dýzy.

Výstupný difúzor zabezpečuje plynulý prechod plynu z plynovej turbíny do výstupnej sústavy motora. Skladá sa z vonkajšieho kužeľového plášťa a vnútorného kužeľa, ktoré sú vzájomne spojené pomocou troch aerodynamických rebier.

Predĺžovacia rúra spojuje výstupný difúzor a výstupnú dýzu. Tvorí ju valec, vystužený  tvarovanými prstencami. Uprostred predĺžovacej rúry sú umiestnené 4 termočlánky pre snímanie teploty plynu za plynovou turbínou t_4c.

Výstupná dýza je skrutkami spojená s predĺžovacou rúrou. Výstupná dýza motora sa vyrába s kritickým priemerom v rozsahu od D_5,min. = 303 mm do D_5,max. = 316 mm. Voľbou priemeru výstupnej dýzy vo výrobnom závode sa stanovuje ťah motora, teplota výstupných plynov a špecifická spotreba paliva.

Skriňa pohonov

Skriňa pohonov motora M-701 je zložitý odliatok, vyrobený z ľahkej zliatiny. V  skrini pohonov sa nachádza sústava ozubených kolies, ktorá zabezpečuje redukciu otáčok a krútiaceho momentu pre pohon jednotlivých agregátov motora a draka lietadla.

Krútiaci moment od kompresora motora alebo elektrického spúšťača sa do skrine pohonov prenáša hriadeľom cez dutinu v aerodynamickom rebre vstupného ústrojenstva.

Na skrini pohonov sa pomocou príruby upevňuje dynamo, palivové čerpadlo, hydraulické čerpadlo, vysielač otáčok motora. V spodnej časti vstupného ústrojenstva sa nachádza olejová skriňa, ktorá plní funkciu olejovej nádrže. V nej sa nachádza blok olejových čerpadiel a olejové čističe. Blok olejových čerpadiel je poháňaný od hriadeľa kompresora zvislým hriadeľom, ktorý je vedený cez duté aerodynamické rebro vstupného ústrojenstva.

SÚSTAVY MOTORA M-701c-500

Olejová sústava

Olejová sústava motora M-701 je tlaková, cirkulačná s priamym odvzdušnením do atmosféry.

Olejová sústava motora zabezpečuje spoľahlivú činnosť motora po dobu 15 sekúnd pri letoch na chrbte a pri letoch so zápornými násobkami.

Olejová sústava motora zabezpečuje mazanie ložísk motora a častí skrine pohonov motora. Je rozdelená na dve vetvy. Prvá vetva zabezpečuje mazanie predného ložiska motora a všetkých valivých ložísk  a  ozubených prevodov v prednej časti motora. Druhá vetva zabezpečuje mazanie a chladenie zadného ložiska motora.

Olejovú sústavu motora tvorí tlakové olejové čerpadlo, vysokotlakový olejový čistič, redukčný ventil, snímač tlaku oleja, olejové dýzy, chladič oleja, nízkotlakový olejový čistič, odsávacie olejové čerpadlo ložiska plynovej turbíny, odsávacie olejové čerpadlo z  priestoru predného ložiska, odvzdušňovač a snímač teploty oleja.

Odvzdušnenie olejovej sústavy do atmosféry je zabezpečené cez odvzdušňovacie potrubia a  odvzdušňovací ventil, ktorý je umiestnený v olejovej skrini.

V kabíne lietadla je umiestnený ukazovateľ tlaku oleja a ukazovateľ teploty oleja v  olejovej sústave motora. Pracovný tlak oleja je p_o = 0,2 až 0,25 MPa.

V olejovej sústave motora sa používa olej MS-8P alebo MK-8P.

Palivová sústava

Palivová sústava motora M-701 zabezpečuje regulovanú dodávku paliva do spaľovacej komory motora pri spúšťaní, na danom nastavenom režime, pri akcelerácii, pri decelerácii, pri zmene rýchlosti letu a zmene výšky letu.

Regulácia dodávky paliva sa vykonáva v závislosti na zmene celkového tlaku vzduchu na vstupe do motora p_1c podľa závislosti Q_p,SK = f(p_1c).

Palivovú sústavu motora tvorí palivová nádrž, nízkotlakové palivové čerpadlo, požiarny kohút, obtokový ventil, nízkotlakový palivový čistič, signalizátor tlaku paliva, vysokotlakové piestikové palivové čerpadlo, barostatický regulátor, škrtiaci ventil, rozdeľovač paliva, palivová rampa s palivovými dýzami a sústava odpadu paliva.

Palivo je z palivovej nádrže lietadla dodávané do piestikového palivového čerpadla LUN 6201.01 cez požiarny kohút a nízkotlakový palivový čistič. Tlakové palivo z vysokotlakového palivového čerpadla preteká cez škrtiaci ventil LUN 7572.01 do rozdeľovača paliva LUN 5200.01, kde sa palivo rozdeľuje do jednotlivých palivových dýz.

Regulácia dodávky paliva sa zabezpečuje barometrickým regulátorom paliva “LUN 6701.01”. Aneroidný barometrický regulátor paliva zabezpečuje výškovú a rýchlostnú korekciu dodávky paliva do spaľovacej komory pri zmene rýchlosti a výšky letu.

Spúšťacia sústava

Spúšťacia sústava motora M-701 je elektrická. Spúšťanie motora riadi spúšťací panel LUN 2259. Roztáčanie rotora turbokompresora zabezpečuje elektrický spúšťač, umiestnený v prednej časti motora. Zapálenie zmesi paliva a vzduchu v spaľovacích komorách zabezpečujú dve nízkonapäťové zapaľovacie sviečky. Plameň sa do ostatných rúrkových spaľovacích komôr rozširuje cez prešľahové rúrky.

Chladiaca sústava

Chladiaca sústava motora  M-701  zabezpečuje  udržiavanie  správneho  rozloženia teplôt v  jednotlivých častiach motora. Ochladzujú sa najmä časti plynovej turbíny. Na chladenie plynovej turbíny sa využíva vzduch, odoberaný z priestoru za kompresorom motora.

Kontrolné a signalizačné prístroje

Činnosť motora M-701 sa v kabíne lietadla L-29  kontroluje pomocou ručičkového ukazovateľa otáčok turbokompresora, ručičkového ukazovateľa teploty výstupných plynov t₄ a dvojručičkového ukazovateľa teploty a tlaku oleja. Nebezpečné režimy činnosti motora M-701 sú signalizované signalizačnými tablami „NESPOUŠTEJ“, „POŽÁR“ a „SPOUŠTENÍ“.

TABUĽKA  REŽIMOV  MOTORA  M-701

Poznámky:

• Skutočné otáčky motora sú oproti hodnote udávanej otáčkomerom trocha odlišné, čo je spôsobené prevodom na otáčkomer, ktorý nie je presne 1 : 4, ale 1 : 3,975. (Napr.: ak otáčkomer ukazuje otáčky n = 15400 min.^-1 sú skutočné otáčky 15304,3 min.^-1).

Některé zdroje použitých informací a obrázků:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Motorlet_M701_turbojet.jpg
• http://www.turbinesbygateway.com/forsale.html
• a další internetové zdroje

Poslední aktualizace: 5.10.2007