Daimler-Benz flymotorer

Tidlige flymotorer fra Gottlieb Daimler og Carl Benz

I oktober 1887 leste Gottlieb Daimler i et tidsskrift at en bokhandler fra Leipzig ved navn Dr. Hermann Wölfert utførte innledende prøveflyvninger med et styrbart luftskip av eget design, drevet av muskelkraft. Daimler inviterte oppfinneren til Cannstatt og overbeviste ham om fordelene ved sine motorer. Sensommeren 1888 ble Wölferts luftskip utstyrt med en ensylindret Daimler-motor med en effekt på 1 kW; til tross for overlast og dårlig stigehastighet, klarte luftskipet å fly en distanse på fire kilometer. Wölfert gjennomførte flere forsøk i årene som fulgte, helt til han omkom 12. juli 1897 under en demonstrasjon av et luftskip utstyrt med en 6 kW Daimler-motor ved Berlin-Tempelhof.

I 1898 ble Ferdinand greve von Zeppelins konsept for et styrbart, stivt luftskip patentert. Til forsøksformål leverte Daimler i 1899 en firesylindret motor med en effekt på 9 kW. Innen 1900 var motorer på 12 kW ferdigstilt for greve Zeppelin; han brukte disse til jomfruferden med LZ 1 fra Bodensjøen den 2. juli 1900.

Daimlers sjefskonstruktør, Wilhelm Maybach, oppnådde et avgjørende teknisk gjennombrudd kort tid etter århundreskiftet med sin 26 kW Daimler-motor, som viste seg å være svært vellykket i både biler og luftskip. I 1905–1906 utviklet Daimler-Motoren-Gesellschaft motorene 4F4L og 4M4L (begge med en effekt på 66 kW) for de tomotors Zeppelin-luftskipene LZ 2 og LZ 3. I 1910 utviklet de motoren Type 4J4L (100 kW) – utstyrt med toppventiler og Bosch-tenning med høy spenning – for passasjerluftskipene LZ 6 og LZ 7, som hadde henholdsvis to og tre motorer. Fremskrittene innen tysk luftskipskonstruksjon som ble gjort av Parseval, Schütte-Lanz og Zeppelin i denne perioden, kan tilskrives den økte effekten fra disse motorene.

Wilhelm Maybach forlot Daimler-Motoren-Gesellschaft høsten 1906. Etter ulykken med luftskipet LZ 4 sommeren 1908 tok han initiativet til å grunnlegge Luftfahrzeug-Motorenbau GmbH i Bissingen an der Enz – den tidligste forløperen til dagens MTU Friedrichshafen – gjennom et brev til grev Zeppelin.

Hos Daimler-Motoren-Gesellschaft fortsatte Gottlieb Daimlers eldste sønn, Paul, arbeidet med å konstruere flymotorer. Daimlers kraftigste luftskipmotor ble utviklet for luftskipet Schütte-Lanz SL 1; dette var en åttesylindret rekkemotor med en effekt på 175 kW. I 1908 startet også Benz-fabrikken i Mannheim utviklingen av flymotorer. Allerede våren 1909 ble de første av disse motorene testkjørt i prøvebenken. Da konkurransen om «Keiserprisen for den beste tyske flymotoren» ble utlyst i Tyskland sent i 1912, resulterte dette i modellen FX, et resultat av det grundige konstruksjonsarbeidet til Benz-ingeniøren Arthur Berger. Dette var en vannavkjølt, firesylindret rekkemotor som leverte 77 kW ved 1300 o/min, og som senere vant Keiserprisen. Med en tørrvekt på 150 kg oppnådde motoren et effekt-til-vekt-forhold på 1 kg/kW – et svært godt tall for den tidlige perioden innen produksjon av flymotorer. Det spesifikke drivstofforbruket på 285 g/kWh var også svært gunstig for sin tid. Motorens konstruksjon ble kjennetegnet for senere sekssylindrede flymotorer fra Benz som ble brukt under første verdenskrig, fremfor alt Bz III.

Under første verdenskrig utviklet og produserte Daimler (i Stuttgart og Sindelfingen) og Benz (i Mannheim) nye flymotorer i rask rekkefølge; løsninger som overliggende kamaksler, stålsylindere, inverterte sylindere og overladesystemer (Wittig- og Roots-kompressorer) ble testet og tatt i bruk allerede da. Bare i perioden 1914–1918 produserte Daimler og Benz til sammen rundt 36 000 flymotorer.

Utvikling av flymotorer fra 1925 og utover

Etter første verdenskrig var verken Daimler eller Benz i stand til å arbeide med utvikling av flymotorer. Det var først i 1925 at Daimler bygde en liten, luftkjølt to-sylindret boksermotor – Type F 7502 – som ytte 15 kW ved 3 000 o/min, og som dermed bare egnet seg for lette fly, slik som Klemm L 20. Dette var den eneste lille, luftkjølte flymotoren selskapet noensinne bygde. Etter at restriksjonene ble opphevet og Daimler og Benz fusjonerte til Daimler-Benz AG, startet utviklingen i 1926 av en stor 12-sylindret motor med betegnelsen F 2; denne ble utstilt på den internasjonale luftfartsutstillingen i Berlin i 1928. Parallelt ble det også utviklet en luftkjølt rekkemotor med tvungen kjøling (ved hjelp av to vifter), betegnet som F 3. Motoren F 4 på 30 liter, med sylindere i omvendt V-formasjon, markerte starten på en ny motorserie i 1931. Basert på dette designet ble DB-motoren utviklet i 1935; den la grunnlaget for konfigurasjonen til senere Mercedes-Benz-flymotorer. Den hadde 12 vannkjølte, omvendte sylindere i V-formasjon og leverte en effekt på 775 kW ved 2 400 o/min.

DB 601-motoren med direkte innsprøytning

Den berømte DB 601 var en videreutvikling av DB 600; den skilte seg fra forgjengeren hovedsakelig ved å være utstyrt med direkte bensininnsprøytning. Innledende tester med en ensylindret motor – internt betegnet F4E – startet i mai 1935, riktignok uten kompressor. Den omfattende erfaringen som ble vunnet i denne prosessen, ble senere utnyttet av Daimler-Benz på 1930-tallet i utviklingen av racerbiler og sportsbiler. Mer enn 19 000 enheter fordelt på alle serier og varianter av DB 601 ble levert mellom 1937 og 1943. Disse motorene var blant de mest pålitelige og robuste tyske flymotorene og var i bruk på alle fronter under andre verdenskrig.

Bensininnsprøytningssystemet til DB 601 ble gjort klart for drift på overraskende kort tid gjennom et tett samarbeid med Bosch. Testing på en ensylindret motor startet i mars 1934. Den første komplette motoren – fortsatt uten kompressor – ble kjørt i mai 1935. Med kompressor montert oppnådde man en effekt på 820 kW allerede i september 1935. En offisiell godkjenningstest ble fullført 9. november 1935. RLM (det tyske luftfartsministeriet) bestilte 150 motorer i februar 1936 – før flytestingen i det hele tatt hadde begynt – og flyprøvene startet i juni 1936 med en Junkers Ju 52 som var modifisert til å fungere som flyvende testplattform. Den første serieproduserte DB 601-motoren ble godkjent av RLMs kontrollorgan i Genshagen i november 1937. Deretter fulgte en svært rask opptrapping av serieproduksjonen. Innen 1938 hadde fabrikkene i Berlin-Marienfelde og Genshagen levert til sammen 1700 motorer. Fra 1939 og utover sluttet ytterligere to fabrikker seg til arbeidet: Niedersächsisches Motorenwerk i Braunschweig og Henschel-Flugmotoren GmbH i Kassel-Altenbauna. I 1940 og 1941 produserte disse fire fabrikkene til sammen over 6 000 motorer årlig gjennom masseproduksjon. Enhetsprisen for motoren i 1941 er oppgitt til 28 000 RM.

Rekorder satt med Daimler-Benz-motorer

I løpet av 1930-tallet ble det satt en rekke rekorder med fly utstyrt med Daimler-Benz-flymotorer. Under det fjerde internasjonale flystevnet i Zürich-Dübendorf sommeren 1937 var tre Messerschmitt Bf 109-jagerfly og den eneste deltakende Dornier Do 17 utstyrt med før-produksjonsutgaver av DB 601-motoren – selv om de på det tidspunktet fortsatt ble betegnet som DB 600.

Den 11. november 1937 satte Hermann Wurster verdensrekord i hastighet med en Messerschmitt Bf 109 E. Drevet av en DB 601-motor med direkte innsprøytning oppnådde han en hastighet på 611 km/t.

Den 5. juni 1938 forbedret Ernst Udet verdensrekorden i hastighet for landbaserte fly til 634,73 km/t med en Heinkel He A utstyrt med DB 601-motoren.

Tre dager senere, den 8. juni 1938, ble det satt verdensrekord i høyde for en nyttelast på 10 000 kg med en Junkers Ju 90 utstyrt med fire DB 601-motorer. Piloten var Karl-Heinz Kindermann; flyet nådde en høyde på 7 242 meter. Senere ble denne Ju 90-maskinen – kjent som «Der große Dessauer» (Den store Dessauer) – satt i drift hos Deutsche Lufthansa.

Daimler-Benz-dieselmotorer

Med utgangspunkt i erfaringer fra produksjon av flymotorer begynte Daimler-Benz i 1928 å utvikle en motor for tungoljedrift. Denne motoren ble senere hovedsakelig brukt i luftskip og båter, og fikk modellbetegnelsen LOF6 avhengig av bruksområdet ... noe som senere ble til DB 602 eller MB 502. Som en 16-sylindret motor uten overlading (sugemotor) med et slagvolum på 88 liter, leverte denne motoren en maksimal effekt på 882 kW ved 1 600 o/min. Motorens spesifikke vekt-til-effekt-forhold – basert på maksimal ytelse – var 23 kg/kW. Den viste sitt verd ikke bare ved kontinuerlig drift – slik som under de rundt 60 reisene til og fra Nord- og Sør-Amerika med luftskipet LZ 129 «Hindenburg», som tilbakela om lag 308 000 km i løpet av 2800 flytimer med disse dieselmotorene mellom mars 1936 og havariet 6. mai 1937 – men også, i form av MB 502-varianten, i tjeneste om bord på den tyske marinens hurtiggående angrepsfartøyer.

MB 502-motoren ble etterfulgt av den 20-sylindrede MB 501, som ytte 1 470 kW som sugemotor; med mekanisk drevet kompressor – under betegnelsene MB 511 og senere MB 518 – kunne effekten økes til 1 840 kW ved samme turtall. Denne motoren ble fortsatt levert av MTU Friedrichshafen på 1970-tallet, under betegnelsen 20 V 672.

Epoken med store luftskipsmotorer tok slutt ved utbruddet av andre verdenskrig. Den var preget av bemerkelsesverdig motorutvikling hos Daimler, Daimler-Benz og Maybach. Denne utviklingen fortsatte med 12- og 16-sylindrede dieselmotorer, som primært ble utviklet for fremdrift av skip og jernbanekjøretøy.

DB 603 – den store flymotoren fra Daimler-Benz

Allerede i 1936 foreslo Daimler-Benz en større utgave av DB 601 – betegnet som DB 603 – for RLM. Det kom imidlertid ingen bestilling i første omgang, så arbeidet med motoren ble stanset frem til 1940. Først etter at bestillingen på de første motorene ble bekreftet i februar 1940, ble arbeidet gjenopptatt med stor hast. Serieproduksjonen startet i 1942 – det vil si etter at serieproduksjonen av DB 605 hadde begynt. Det ble planlagt og bygget flere versjoner av denne motoren enn av noen annen Daimler-Benz-motor. Oversikten over denne motortypen omfattet 60 ulike varianter. Totalt ble det produsert 8 758 motorer innen krigens slutt.

Konstruksjonen av DB 603-motoren var i bunn og grunn basert på den velprøvde arkitekturen til DB 601/605. Alle erfaringer fra denne serien ble innlemmet i utformingen av DB 603. Viktige kjennetegn var den utskiftbare kompressoren og den utskiftbare aggregatenheten; disse komponentene kunne byttes ut uten omfattende justeringer. Sylindervolumet ble økt til 44,5 liter. I den første produksjonsversjonen lå høyden for full gass (fulltrykkshøyden) på 5 700 meter. Kompressoren var en ett-trinns enhet med trinnløs regulering via en hydraulisk clutch.

Av sikkerhetshensyn fastsatte RLM opprinnelig motorens maksimale effekt til 1 285 kW, men det ble raskt klart at motoren kunne levere betydelig høyere effekt uten at det gikk ut over sikkerheten. DB 603 ble videreutviklet til å oppnå en effekt på 2 020 kW.

Det ble også produsert en versjon med sammenkoblede motorer (en dobbelmotor-enhet); denne fikk betegnelsen DB 613 og leverte 2 570 kW.

Ytterligere varianter ble utviklet med utgangspunkt i den grunnleggende DB 603-konstruksjonen. Blant disse var DB 614 (med en fullgasshøyde på 9 000 m), DB 623 (med eksosdrevet turbolader) og DB 624 – en motor for store høyder utstyrt med en tretrinns kompressor kombinert med en eksosturbin; man vurderte å drive de ulike kompressortrinnene enten mekanisk og via eksosturbinen eller å la dem drives utelukkende av eksosturbinen. DB 603 – og dieselvarianten DB 607 – ble utviklet som flymotorer, men varianter ble også brukt som motorer i båter og stridsvogner.