Теперь профессор Мадер имел на примете только одного человека, которому он мог бы поручить разработку ТРД концерна «Юнкерс». Это сорокалетний Ансельм Франц. Он окончил Технический университет в Граце и четыре года проработал там ассистентом профессора по турбинам. Три года назад Мадер принял его на работу и поручил разработку реактивных выхлопных патрубков на поршневых моторах. А в прошлом году энергичного и толкового Франца поставили во главе отдела нагнетателей, где он работает очень успешно.
Приняв должность руководителя разработки проекта ТРД летом 1939 года, Франц мог рассчитывать только на молодых инженеров, недавно принятых на работу. Они, обремененные только теоретическими знаниями, с огромным энтузиазмом начали копать целину совершенно нового двигателестроения. Конечно, они воспользовались материалами из Магдебурга.
Сам Ансельм Франц отличался большой силой воли. Он был худощав, быстр в движениях и решениях, рано начал лысеть. Его пронзительные глаза из-под нависших век сверлили вас насквозь. Узкие губы, выступающий вперед подбородок и чуть насмешливое выражение лица дополняли портрет истинного руководителя и человека, умеющего добиваться своей цели.
Из всех требований технического задания на разработку небывалого воздушно-реактивного двигателя, присланного из Министерства авиации, самым главным, по убеждению Франца, было кратчайшее время до начала серийного производства.
Кроме требований, Франц имел секретные рекомендации ведущих авиационных НИИ Германии по созданию ТРД. В 1939 году немецким ученым было ясно, что надо иметь компрессор, камеру сгорания и турбину, соединенную валом с компрессором. Полет реактивного самолета Хейнкеля продемонстрировал работоспособность двигателя с центробежным компрессором. Но Франца привлекал многоступенчатый осевой компрессор своим небольшим поперечным сечением и тем, что такой компрессор со всей тщательностью рассчитал и испытал в Аэродинамическом НИИ в Геттингене инженер Вальтер Энке. Оставалось только довести его до нужных размеров.
Турбину для своего двигателя Франц решил конструировать вместе с компанией AEG в Берлине, которая специализировалась в этой области и имела опыт производства стационарных паровых энергоблоков. Лопатки первых турбин были цельноковаными, хотя конструкторы Франца уже прорабатывали на будущее конструкцию полой лопатки с воздушным охлаждением.
Камеру сгорания в форме единого кольца, которую рекомендовали ученые из НИИ, Франц посчитал слишком рискованной. Срыв пламени в одном месте мог сразу распространиться на всю камеру. Была принята схема из шести изолированных цилиндрических камер. В каждой такой камере за счет закручивания потока можно обеспечить более устойчивое горение и большую длину факела.
Проверить работоспособность принятой схемы двигателя сначала решили на модели уменьшенного масштаба, и к концу 1939 года она была готова. В это время опытное производство двигателей полностью отделилось от серийного в рамках дочерней компании «Отто Мадер Верке».
На первом же испытании модели компрессора на больших оборотах она разлетелась на куски. Помня о факторе времени и начавшейся войне, Франц решает строить для испытаний полноразмерные двигатели небольшой серии «А». Ради положительного результата испытаний – никаких ограничений в конструкционных материалах, использовать все самое лучшее. Восьмиступенчатый осевой компрессор из высокопрочного алюминиевого сплава соединялся валом с одноступенчатой турбиной, колесо которой с лопатками было выполнено из жаропрочной хромо-никелевой стали. Жаропрочными были шесть камер сгорания и выхлопное сопло, в котором с самого начала предусматривалась форсажная камера. Сечение сопла регулировалось подвижным конусом в форме луковицы, обеспечивая постоянную температуру и скорость газовой струи.
Вес реактивного двигателя приближался к 750 кг. В Техническом управлении Министерства авиации заволновались. У конкурента BMW реактивный двигатель получается легче. Но Франц заявляет, что на его кульманах уже есть проекты более легких двигателей, но все дело в том, что конструктивно-технологическая доводка такого сорта двигателей займет много времени. Дай бог успеть к концу войны и с двигателем такого веса.
Подготовка производства реактивного двигателя в Дессау шла полным ходом. Одних только копировальных фрезерных станков для изготовления разнообразных лопаток компрессора и турбины требовалось очень много. Опыта механической обработки хромо-никелевой стали, как и точной формовки стального листа, не было. Но были найдены соответствующие фирмы, с которыми «Юнкерс» заключил субконтракты.
В октябре 1940-го первый реактивный установили на стенд. И, о чудо, он устойчиво заработал! Потом он вышел на тягу в 430 кг. Но на этом радости создателей закончились, потому что при дальнейшем увеличении расхода воздуха начались вибрации лопаток компрессора. Виновник – направляющий аппарат – был найден только через полгода. Двигатель с усиленным направляющим аппаратом компрессора 6 августа 1941 года развил на стенде требуемую контрактом тягу 600 кг.
Компоновка первого ТРД концерна «Юнкерс» Jumo 004
Дальше все пошло по нарастающей. Росло число достижений, рос и коллектив конструкторов, исследователей, технологов и испытателей, работавший под руководством Ансельма Франца. Теперь уже и Мадер поверил в то, что реактивный двигатель состоялся, и всячески помогал Францу. Перед Новым годом ТРД впервые проработал на стенде без остановки десять часов. А в январе 1942-го пятый опытный на стенде развил тягу в одну тонну и через два месяца уже работал в полете на спине 110-го «мессершмитта». Опытный реактивный истребитель Ме-262 18 июля 1942 года успешно начал заводские летные испытания с двумя двигателями концерна «Юнкерс» серии «А». К этому времени в Дессау уже собрали первые тридцать из восьмидесяти заказанных опытных двигателей, и они рассылались во все организации и компании, которые могли их испытывать. Нужно было срочно выявить и устранить все их недостатки.
Выпуск чертежей двигателя для массового производства Франц считал очень важным этапом всей программы. Многие металлы, входившие в сплавы, использованные на опытной серии, такие как никель, молибден и кобальт, в это время в Германии считались стратегическими и были страшным дефицитом. Францу пришлось искать им подходящую замену, используя хром и магний. Но двигатели с новыми материалами должны были заново пройти стендовые испытания. Это была очень напряженная работа, которая заняла почти целый год.
Летом 1943 года с производственных линий начали выкатывать серийные Jumo 004 B-1 и отправлять их Мессершмитту для установки на его Ме-262. В их конструкции дефицитных материалов стало вдвое меньше, весили они 750 кг и развивали тягу 900 кг. После завершения 100-часовых стендовых испытаний установили ресурс до первого ремонта в 50 часов. Такого двигателя ни у кого в мире не было.
Англичане и американцы со всей серьезностью оценили угрозу появления в небе Европы реактивных самолетов врага. Черчилль принимает решение отправить в США всю техническую документацию и построенные опытные реактивные двигатели Уитла для разворачивания их производства. Компания «Дженерал Электрик» срочно разрабатывает свою версию «1-40» английского двигателя. Компания «Локхид» строит свой первый опытный реактивный истребитель ХР-80. Но они не успеют. Реактивные самолеты Германии в небе Европы будут первыми и не встретятся с реактивными истребителями союзников.
