Junkers Jumo 004

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Vue éclatée du Jumo 004

Le Jumo 004 fut le premier turboréacteur produit en série et utilisé en opérations, ainsi que le premier utilisant un compresseur axial. Junkers en produisit 8 000 en Allemagne durant la Seconde Guerre mondiale pour équiper les avions de combat Messerschmitt Me 262, Horten Ho 229 et Arado Ar 234. Des pays d'Europe de l'Est en produisirent des dérivés.

Historique du développement[modifier | modifier le code]

La faisabilité de la propulsion par réaction a été démontrée en Allemagne dès 1937 par Hans von Ohain, ingénieur de la société Heinkel. La plupart des fonctionnaires du RLM ne s'y intéressèrent pas, à l'exception de Helmut Schelp et Hans Mauch qui encouragèrent les fabricants de moteurs à se lancer dans le développement de tels moteurs. Sans grand succès jusqu'à ce qu'en 1939, Otto Mader, directeur de Junkers Motoren (Jumo), cherchant un ingénieur pour son projet, choisit, sur le conseil de Schelp, Anselm Franz, alors responsable des compresseurs et turbocompresseurs chez Junkers. Franz commença le développement du projet 109-004 fin 1939.

Franz choisit une approche innovante, le compresseur axial, de préférence au compresseur centrifuge utilisé sur les prototypes de von Ohain, à partir des travaux de l'AVA (Aerodynamische Versuchsanstalt) de Göttingen. Ce type de compresseur restait efficace tout en réduisant considérablement la section frontale.

Il conçut par contre un moteur plus facile à mettre au point et à fabriquer, quitte à rester en dessous du rendement théorique. Notamment, il opta pour une chambre de combustion à six injecteurs plutôt qu'annulaire. Il impliqua fortement la compagnie AEG de Berlin et fit le pari de construire directement le premier prototype en taille réelle. La meilleure réponse aux nombreuses critiques sur ces choix fut l'entrée en production du Jumo 004 bien avant son concurrent, le BMW 003.

Mise au point[modifier | modifier le code]

Vue de face du Jumo 004 dans la nacelle d'un chasseur Me 262

Le premier prototype 004A, construit pour fonctionner au gazole, commença ses tests en octobre 1940, sans tuyère d'éjection. Dès janvier 1941, il délivrait une poussée de 430 kg ; les travaux continuèrent pour satisfaire le cahier des charges du RLM qui exigeait 600 kg.

Des problèmes de vibration des aubes du compresseur retardèrent le développement et furent résolus par un nouveau stator conçu par Max Bentele, qui utilisa des aubes en acier. Avec ce nouveau stator, le moteur put atteindre 5,9 kN en août 1941, et réussit un test d'endurance de 10 heures à la poussée de 9,8 kN en décembre. Le premier essai en vol eu lieu le 15 mars 1942, avec un 004A fixé au-dessus du fuselage d'un Messerschmitt Bf 110.

Dès le 18 juillet suivant, un prototype du Messerschmitt Me 262 vola avec ses 2 moteurs 004 ; le RLM commanda alors une première série de 80 moteurs.

Industrialisation[modifier | modifier le code]

Les premiers moteurs 004A avaient été mis au point sans regarder le coût ou la rareté des métaux utilisés, tels que le nickel, le cobalt et le molybdène, qui s'avérèrent inutilisables en de telles quantités pour la fabrication en grande série. Franz dut donc réétudier toute la partie chaude à base d'acier standard protégé par un revêtement d'aluminium, et utilisa pour les aubes creuses de l'acier Cromadur (contenant 12 % de chrome et 18 % de manganèse) mis au point par Krupp, aubes qui étaient refroidies par l'air sous pression venant du compresseur. La durée de vie du moteur fut réduite mais sa fabrication facilitée[1].

Le premier modèle 004B de production pesait 100 kg de moins que le 004A et, en 1943, dépassa les 100 heures de fonctionnement sur le banc de test, dont 50 heures avant maintenance[2].

De nouveaux problèmes de vibration apparurent, qui furent résolus fin 1942 grâce à Max Bentele en jouant sur la fréquence de résonance des aubes et en réduisant le régime moteur à 8 700 tr/min. De ce fait, la fabrication en grande série ne démarra que début 1944, ce qui retarda d'autant la mise en service du Me 262.

Mise en service[modifier | modifier le code]

Du fait de la qualité inférieure d'acier utilisée dans le 004B, la durée de vie en opérations était faible, 10 heures voire 25 avec des pilotes expérimentés (durée néanmoins supérieure à l'espérance de vie moyenne du pilote). Les pilotes acceptaient mal la réponse lente à l'accélération (par rapport au moteur à piston) et avaient tendance à vouloir accélérer trop fort, d'où un risque de surchauffe de la turbine.

Malgré ces inconvénients, le premier groupe d'avions à réaction était constitué en avril 1944 et devint opérationnel en septembre de la même année.

Particularités[modifier | modifier le code]

Le démarrage du turboréacteur était assuré par un moteur de motocyclette 2-temps Riedel de 10 ch (7 kW) intégré dans l'entrée d'air. Celui-ci était démarré comme une tondeuse à gazon, à la ficelle !

Le 004 pouvait utiliser trois types de carburant[3] :

Production après la guerre[modifier | modifier le code]

Après la Seconde Guerre mondiale, des petites quantités de Jumo 004 furent construites par Malešice en Tchécoslovaquie, sous le nom M-04, pour propulser l'Avia S-92, une copie du Me 262. L'Union soviétique le fabriqua sous la dénomination RD-10, qui équipait le Yakovlev Yak-15 ainsi que de nombreux prototypes.

La France utilisa des Jumo 004 pour propulser les SNCASO SO.6000 Triton et Arsenal VG 70.

Avia M-04
Toumanski RD-10
Vue éclatée du Jumo 004B

Utilisations en Allemagne[modifier | modifier le code]

En plus de son utilisation en série sur les Me 262 et Arado Ar 234, le Jumo 004 fut utilisé pour les prototypes Junkers Ju 287, Horten Ho 229 et Heinkel He 280.

Variantes[modifier | modifier le code]

Plusieurs variantes étaient en développement à la fin de la guerre : le type 004C ajoutait un dispositif de post-combustion mais ne fut pas construit. Le type 004D diminuait la consommation grâce à des injecteurs à double étage et incorporait un contrôle des gaz évitant de noyer le réacteur en forte accélération. Le 004D était prêt à entrer en production quand la guerre se termina. Un autre développement était en cours, le 004E, où la partie éjection était redessinée pour un meilleur fonctionnement en altitude.

Une version à double corps, le type Jumo 012, était aussi à l'étude, qui devait apporter un rendement nettement amélioré (15 %).

Versions[modifier | modifier le code]

Désignation RLM Type Composition Poussée ou puissance Poids Vitesse de rotation
109-004B Turboréacteur 8ax 6in 1tu 8,8 kN 745 kg 8 700 tr/min
109-004C Turboréacteur 8ax 6in 1tu 10,0 kN 720 kg 8 700 tr/min
109-004D Turboréacteur 8ax 6in 1tu 10,3 kN 745 kg 10 000 tr/min
109-004H Turboréacteur 11ax 8in 2tu 17,7 kN 1 200 kg (2 646 lb) 6 600 tr/min
109-012 Turboréacteur 11ax 6in 2tu 27,3 kN 2 000 kg (4 410 lb) 5 300 tr/min
109-022 Turboprop 11ax 8in 2tu 4 600 ch (3,4 MW) 2 600 kg 5 000 tr/min

Composition : ax = étages de compression, in = chambres de combustion, tu = étages de turbine.

Spécifications (Jumo 004B)[modifier | modifier le code]

Caractéristique Valeur
Longueur 3 860 mm
Diamètre 810 mm
Poids 719 kg
Poussée 8,8 kN (1 980 lb) à 8 700 tr/min
Taux de compression 3,14:1
Consommation spécifique 1,39 kg/(heure.kN)
Poussée/poids 1,25 (12,2 N/kg)

Turboréacteurs de la même époque[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. Sterling Michael Pavelec, The Jet Race and the Second World War, Greenwood Publishing Group, 2007 ISBN 0-275-99355-8
  2. Cyrus B. Meher-Homji, Anselm Franz and the Jumo 004 in Mechanical Engineering ASME, septembre 1997
  3. Summary of Debriefing of German pilot Hans Fey, Zenos' Warbird Video Drive-In


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