Junkers Jumo 004

année 1940

Vue d'un réacteur Junkers Jumo 004 (photo : Science et Vie, août 1947)

Ecorché d'un réacteur simple flux Jumo 004 (Junkers Motor).

Les travaux préliminaires du développement d'un propulseur à réaction avaient été entrepris par la compagnie Junkers en 1937, la faisabilité d'un tel projet ayant été démontrée par les travaux de Hans Pabst von Ohain chez Heinkel. A la fin 1939, la conception d'un réacteur à taille réelle avait été commencée par Anselm Franz, alors responsable des compresseurs et turbo-compresseurs chez Junkers. La construction du Jumo 004A fut lancée début 1940 et les tests du premier exemplaire démarrés en décembre 1940, plusieurs 004 étant prêts l'été 1941. Les premiers essais de ce moteur furent effectués fin 1941 sur un Messerschmitt Bf 110 (Me 110-C) et peu de temps après, d'autres unités furent installés sur divers appareils expérimentaux.

Le Jumo 004B, qui intégrait plusieurs modifications, fut conçu fin 1941 et le premier exemplaire fonctionna fin de l'année 1942. Début 1943, un prototype du Messerschmitt Me 262 vola avec deux moteurs de type 004B. Il était prévu de démarrer la production à grande échelle à partir de l'été 1943, mais elle ne fut pas totalement opérationnelle avant mai ou juin 1944, ce qui retarda d'autant la mise en service du Me 262.

Le Jumo 004A fut le premier modèle de développement, il fut suivi les types opérationnels B-1 à B-4 modifiés sur les points suivants, entrée d'air du compresseur améliorée, nouveau dessin des pales du stator du compresseur, nouvelle entrée de la turbine et disques du compresseur disjoints. Le B-4 fut le premier modèle avec des aubes de turbines creuses. Le 004B comprenait un compresseur à huit étages et une turbine simple. Le carter du compresseur en alliage léger était composé de deux parties boulonnées, le rotor étant composé de huit disques également en alliage léger boulonnés entre eux et bloqués par des tourillons, un tirant traversant le centre de l'ensemble des disques. Le diamètre des disques allait en augmentant en allant vers le point de plus haute pression, le diamètre extérieur restant constant. Les pales du stator en alliage léger placées entre chaque étage étaient fixées sur les deux carters extérieurs. Le stator comprenait une rangée de guidage d'entrée et une rangée d'aubes de stator entre chaque étage de compresseur, pour un total de 17 rangées. Le compresseur tournait sur deux paliers fixés sur les faces externes du premier et du dernier disque, le palier d'entrée comprenant trois roulements à billes, le palier arrière un seul roulement. Une partie de l'air était prélevée, à des fins de refroidissement, entre les étages quatre et cinq du compresseur pour être dirigée vers la double paroi qui entourait l'ensemble des chambres de combustion, une petite quantité étant aussi dirigée vers la partie interne des chambres. Cet air était aussi employé dans la partie finale du moteur pour refroidir les faces avant et arrière du disque de la turbine.

Les six chambres de combustion étaient disposées radialement dans un carter comportant le palier arrière du compresseur et le palier avant de la turbine. Des bougies étaient montées dans les chambres un, trois et cinq, toutes les chambres étant interconnectées. Elles étaient faites en tôle d'acier doux aluminisé, les chambres pouvant jouer librement vers l'avant pour compenser la dilatation.

La turbine comprenait 61 aubes fixées sur un disque via leur base en forme de fourchette, le blocage étant assuré par des rivets. Ultérieurement, pour économiser les matériaux et permettre une température de fonctionnement plus élevée, des aubes creuses furent montées. Ces aubes creuses étaient placées sur des pattes formées à la périphérie du disque et fixées par un procédé de brasage spécial, ainsi que par un tenon de 5 mm. L'air de refroidissement était dirigé à l'intérieur des aubes qui étaient fabriquées à partir d'acier résistant à la chaleur contenant 30% de nickel et 15% de chrome.

La tuyère de sortie comprenait une partie réglable actionnée longitudinalement par un servomoteur piloté par la commande de gaz. Au sol, l'aiguille était complètement rangée en dessous de 50% de la vitesse de rotation maximale et complètement en arrière (orifice restreint) entre 50% et 80% du régime maxi. Au début du décollage, l'aiguille était proche de sa position arrière maximale, mais pour le vol au-dessus de 6.100 m et des vitesses de 650 km/h, l'aiguille pouvait être déplacée encore plus loin pour assurer une poussée maximale. La commande du servomoteur était en relation avec une capsule asservie à la pression atmosphérique et à la pression dynamique interne, aussi la position de l'aiguille pouvait être ajustée en fonction de la pression dynamique et de la vitesse. La partie arrière de la tuyère avait une paroi double et une partie d'air froid passant au-dessus de la nacelle était capté à l'intérieur afin de la refroidir.

La lubrification était assurée par deux pompes, l'huile étant contenue dans un réservoir annulaire placé en partie avant du moteur. La première pompe alimentait le régulateur de tours, le servomoteur et le palier frontal du compresseur, la seconde alimentait le palier arrière du compresseur et les deux paliers de la turbine, deux pompes de récupération assurant le retour au réservoir. Le boîtier d'accessoires entraîné par l'axe du compresseur comprenait la pompe d'injection, la pompe de commande de poussée, la pompe du régulateur de nombre de tours et la pompe de commande du servomoteur de l'aiguille.

L'unité complète du réacteur était fixé en trois points d'attache, deux au-dessus du palier arrière du compresseur et un au-dessus du carter de chambre de combustion. Tous les tuyaux et raccords électriques étaient regroupés dans un panneau au-dessus du carter de compresseur, afin de simplifier la procédure d'installation.

Le tableau de bord de l'avion comprenait une jauge de pression d'injection, un compte-tours, une jauge de température des gaz d'échappement, un manomètre de pression à l'échappement et une jauge de pression d'huile. Le compte-tours comprenait deux plages de mesure, l'une de 0 à 3.000 tr/min utilisée au démarrage, l'autre de 2.000 à 14.000 tr/min utilisée pendant le vol. La jauge de pression d'échappement était reliée à la fois à la tuyère d'échappement et à l'entrée du compresseur.

Le système de mise en route était basé sur un moteur deux cylindres deux temps Riedel (10 ch à 10.000 tr/min), monté en partie avant sur l'axe du compresseur. Il pouvait être démarré électriquement depuis le poste de pilotage ou depuis le sol en tirant un câble qui actionnait une poulie. Son carburant était contenu dans un réservoir de trois litres de forme annulaire monté dans le nez devant le réservoir d'huile.

Le Jumo 004 fut le premier réacteur produit en quantité importante avec une fabrication atteignant environ 6.000 exemplaires à la fin de la guerre. Il fut aussi le premier à incorporer une réchauffe (004C) et une buse de sortie variable. Il fut monté sur le bombardier léger et appareil de reconnaissance Arado Ar 234, le bombardier lourd expérimental Junkers Ju 287, le chasseur Messerschmitt Me 262 et les Focke-Wulf Ta 183, Gotha P.60B, Heinkel He 280, Horten Ho IX et Messerchmitt P.1011. Aussi, il fut monté après la Deuxième Guerre mondiale, sur le chasseur expérimental Arsenal VG 70 et le premier prototype du monoréacteur biplace Sud-Ouest SO-6000 Triton. A l'est, le Jumo fut construit après la guerre, en petite quantité, en Tchécoslovaquie, par Malešice (désignation M-04), pour équiper l'Avia S-92, étroit dérivé du Me 262. Des copies furent aussi produites en Union Soviétique sous la désignation RD-10 (Klimov), elles équipèrent le chasseur Yakovlev Yak-15 (code OTAN "Feather") ainsi que de nombreux prototypes de chasseurs à réaction.

Tableau des versions :

Modèle	Caractéristiques
Jumo 004C	Version améliorée du 004B avec une poussée supérieure et un système d'injection de carburant auxiliaire (réchauffe). La poussée maximale au niveau de la mer atteignait environ 1.000 kgp. Le poids était de 700 kg.
Jumo 004D-4	Version développée depuis le 004B dotée d'un nouveau système de régulation pour prévenir les variations d'accélérateur trop rapides et système d'injection à deux étages. Avec ce modèle, une poussée maximale de 1.000 kgp pouvait être obtenue à toutes les hauteurs et quelque soit la vitesse.>
Jumo 004E	Version 004D-4 avec une tuyère de sortie plus courte pour un meilleur fonctionnement en altitude.
Jumo 012	Ce projet de version était destiné au bombardier rapide Junkers Ju 287. Il comportait un compresseur axial à onze étages et une turbine à deux étages. La poussée espérée devait atteindre entre 2.720 kgp et 2.900 kgp pour un poids d'environ 1.995 kg. La longueur de cette unité était de 5,18 m. Au moment de la défaite des allemands, aucun élément ou composant de ce moteur n'avait encore été testé.
Jumo 022	Ce projet de moteur devait être un Jumo 012 équipé d'un boîtier à engrenages entraînant des hélices contre rotatives (turbopropulseur). Construit à un exemplaire mais non testé à la fin de la guerre, il fut développé à partir de 1947 par les Soviétiques. En 1950, le premier 022 désigné TV-2 ou TV-12 était prêt pour des essais statiques, en 1951, il était capable de délivrer une puissance de 5.050 ch, une puissance de 7.650 ch étant obtenue sur le TV-2M en 1955. A la même période, deux turbines TV-2 couplées, désignation 2TV-2F, pouvaient délivrer 12.000 ch. En 1954 la désignation fut changée en Kuznetsov NK-12 et ultérieurement fut développée la version NK-16 capable de fournir 18.100 ch. Ces propulseurs équipèrent de nombreux avions soviétiques comme les Tupolev militaires Tu-91, Tu-95 et Tu-142 et les appareils commerciaux civils Tu-114 et An-22.

Source partielle : site web Wikipedia.

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