El BMW 003 (designación RLM completa BMW 109-003 ) es un motor turborreactor axial temprano producido por BMW AG en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial . El 003 y el Junkers Jumo 004 fueron los únicos turborreactores alemanes que llegaron a producción durante la Segunda Guerra Mundial.
BMW 003 | |
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Motor BMW 003 en el Luftwaffenmuseum der Bundeswehr . Flujo de aire de L a R. | |
Tipo | Turborreactor |
origen nacional | Alemania |
Fabricante | BMW |
Primer intento | Agosto de 1940 |
Principales aplicaciones | Heinkel He 162 |
Número construido | 3500 |
El trabajo había comenzado en el diseño del BMW 003 antes que su contemporáneo, el Jumo 004, pero los problemas de desarrollo prolongados hicieron que el BMW 003 entrara en producción mucho más tarde, y los proyectos de aviones que habían sido diseñados con él en mente fueron rediseñados con el En su lugar, la central eléctrica Jumo. El caso más famoso de esto fue el Messerschmitt Me 262 , que utilizó el 003 en dos de los prototipos de la serie V y en los dos aviones experimentales A-1b. Los únicos aviones de producción que utilizaron el BMW 003 fueron el Heinkel He 162 y las versiones posteriores de cuatro motores de la serie C del Arado Ar 234 .
Aproximadamente 3500 motores BMW 003 se fabricaron en Alemania, pero muy pocos se instalaron en aviones. [1] El motor también formó la base para el desarrollo de turborreactores en Japón durante la guerra y en la Unión Soviética después de la guerra. Un derivado más grande fue el BMW 018 , pero al final de la guerra solo se habían construido tres prototipos. Esta versión se utilizó como base para el exitoso Snecma Atar francés de posguerra .
Diseño y desarrollo
La practicidad de la propulsión a chorro había sido demostrada en Alemania a principios de 1937 por Hans von Ohain trabajando con la empresa Heinkel . Reconociendo el potencial de la invención, el Ministerio del Aire del Reich ( alemán : Reichsluftfahrtministerium , abreviado RLM) alentó a los fabricantes de motores aeronáuticos de Alemania a comenzar sus propios programas de desarrollo de motores a reacción, ofreciendo contratos tanto a Junkers como a BMW por un motor con capacidad de 1.520 lb (690 libras). kg) empuje estático . [2]
El BMW 003 comenzó a desarrollarse como un proyecto de Brandenburgische Motorenwerke ( Brandenburg Motor Works, conocido como " Bramo "), bajo la dirección de Hermann Östrich y se le asignó la designación RLM 109-003 (utilizando el prefijo "109-" de RLM, común a todos los proyectos de motores a reacción y cohetes). Bramo también estaba desarrollando otro turborreactor, el 109-002. En 1939, BMW compró Bramo y, en la adquisición, obtuvo ambos proyectos de motores. El 109-002 tenía un diseño de compresor contrarrotante muy sofisticado destinado a eliminar el par , pero fue abandonado en favor del motor más simple, que al final demostró tener suficientes problemas de desarrollo propios.
La construcción comenzó a fines del mismo año y el motor funcionó por primera vez en agosto de 1940, [3] pero produjo sólo 330 lb (150 kg) de empuje, apenas la mitad de lo que se deseaba. [4] La primera prueba de vuelo tuvo lugar a mediados de 1941, montada debajo de un fuselaje del banco de pruebas Messerschmitt Bf 110 . Sin embargo, los problemas continuaron retrasando tanto el programa que, si bien el prototipo del fuselaje del Me 262 V1 (el primer avión destinado a usar el motor) estaba listo para las pruebas de vuelo, no había centrales eléctricas disponibles para él y, de hecho, comenzó las pruebas de vuelo con un motor. motor de pistón adicional, convencional Junkers Jumo 210 en la nariz. No fue hasta noviembre de 1941 que el Me 262 V1 voló con motores BMW, que fallaron durante la prueba. [5] El avión prototipo tuvo que regresar al aeródromo con la potencia del motor de pistón, que aún estaba instalado. [6] [7]
El uso general del motor BMW fue abandonado para el Me 262, excepto por dos ejemplos experimentales del avión conocido como Me 262 A-1b. Los pocos ejemplos de prueba Messerschmitt Me 262 A-1b construidos utilizaron la versión más desarrollada del jet 003, registrando una velocidad máxima oficial de 500 mph (800 km / h). La versión de producción del Me 262A-1a usó el Jumo 004 de la competencia, cuyo mayor peso requería que las alas fueran barridas hacia atrás para mover el centro de gravedad a la posición correcta. El trabajo en el 003 continuó de todos modos, y a fines de 1942 se había hecho mucho más poderoso y confiable. El motor mejorado fue probado en vuelo con un Junkers Ju 88 en octubre de 1943 y finalmente estuvo listo para la producción en masa en agosto de 1944. Los motores terminados ganaron una reputación por su falta de confiabilidad; el tiempo entre revisiones importantes (técnicamente no una TBO ) fue de aproximadamente 50 horas. [8] (El Jumo 004 de la competencia tenía entre treinta y cincuenta, y puede haber sido tan bajo como diez). [8] A lo largo de 1944, la confiabilidad del 003 mejoró, convirtiéndolo en una planta de energía adecuada para diseños de marcos de aire que compiten por los de Jägernotprogramm . contrato de producción de caza ligero . que fue ganado por el diseño Heinkel He 162 Spatz .
Los desarrollos del motor incluyeron el 003C, que aumentó el empuje a 900 kg (2,000 lb), en la misma clase de empuje que el Jumo 004B de la competencia, pero unos 136 kg / 300 lb más liviano; y el 003D, que lo elevó a casi 1.100 kg (2.400 lb), [9] que agregó una etapa de compresor adicional más allá de los siete de los diseños anteriores, y una etapa de turbina adicional, [10] con una relación peso-empuje de 16.58 N / kg para el 003D con solo 1.431 lb (649 kg) de peso, un 30% mayor que la cifra de 1.288 lb f / lb (12.63 N / kg) para el Heinkel HeS 011 A. de 950 kilogramos (2.090 lb) .
Sólo dos aviones de producción alemanes utilizaron el 003. El primero fue el Heinkel He 162 A Spatz (ya que la competencia de diseño de caza ligero Volksjäger ordenó su uso), [11] con el Spatz utilizando una versión 003E, diseñada para poseer puntos de montaje ventrales para permitir para montarlo sobre el fuselaje de un avión. El otro eran las variantes del bombardero de reconocimiento Arado Ar 234 C de cuatro motores , que fueron diseñadas para usar lo que se suponía que era el motor "más disponible", [12] a pesar de su asignación principal para el He 162A.
El BMW 003 demostró ser más barato en materiales que el radial 801 de la compañía , de 12.000 a 40.000 RM , y más barato que el motor de pistón V12 invertido Junkers Jumo 213 a 35.000 RM, pero un poco más costoso que el RM10000 del Junkers Jumo 004 de la competencia. [13] Además, el 004 necesitó solo 375 horas para completarse (incluida la fabricación, el ensamblaje y el envío), en comparación con las 1400 del 801. [14] En Kolbermoor, ubicación de las instalaciones del motor Heinkel - Hirth , la misión Fedden llevó por Sir Roy Fedden , descubrió que la fabricación de motores a reacción era más simple y requería mano de obra menos calificada y herramientas menos sofisticadas que la producción de motores de pistón; de hecho, la mayor parte de la fabricación de álabes huecos de turbina y el trabajo de chapa metálica en chorros podría realizarse mediante herramientas utilizadas en la fabricación de paneles de carrocería de automóviles . [15] La vida útil de las cámaras de combustión se estimó en 200 horas. [8]
El BMW 003 utilizó casi el mismo método de arranque que su competidor Jumo 004, un poco más poderoso: uno de los motores de dos tiempos de dos tiempos y 10 CV de Norbert Riedel , instalado dentro del desviador de admisión del motor como una APU mecánica , para obtener el motor central del 003. eje girando para su funcionamiento. Una revisión de posguerra del BMW 003 realizada por militares estadounidenses declaró que se utilizó un arrancador eléctrico de algún tipo para "dar la vuelta" a la APU de Riedel, sin fotos existentes de BMW 003 en tiempo de guerra o restaurados que muestren la "forma D". tire de la manija tan prominente en las narices de muchos desviadores de entrada del Jumo 004 conservados en el museo. [dieciséis]
Actualización de "potencia mixta"
Una versión tardía del motor agregó un pequeño motor cohete (el BMW 109-718 ) en la parte trasera y generalmente justo encima del escape del motor, que agregó unos 1.250 kg (2.760 lb) de empuje cada uno durante tres a cinco minutos, por ejemplo. apagado y guiones cortos. [17] En esta configuración, se conocía como BMW 003R y se probó, aunque con algunos problemas serios de confiabilidad, en prototipos individuales para modelos avanzados del Me 262 (el Me 262C-2b Heimatschützer II [Home Defender II]), [18] y He 162 (He 162E). Ambos prototipos volaron con propulsión híbrida de chorro / cohete durante marzo de 1945, [18] aunque los registros no indican los resultados de las pruebas con el 162E.
Sólo se construyeron unos 500 ejemplares del BMW 003, [13] pero la producción total estimada de motores a reacción alemanes de posguerra de la Misión Fedden a mediados de 1946 podría haber alcanzado las 100.000 unidades al año, o más. [8]
El 003 estaba destinado a la exportación a Japón, pero nunca se suministraron ejemplos funcionales del motor. En cambio, los ingenieros japoneses utilizaron dibujos y fotos del motor para diseñar un turborreactor autóctono, el Ishikawajima Ne-20 . [ cita requerida ]
Desarrollo de turboeje
El 003 fue seleccionado como base para un proyecto de desarrollo de turbinas de gas para la necesidad anticipada del ejército alemán de lo que hoy se llama un motor turboeje para múltiples necesidades; este proyecto se llamó GT 101 , utilizando el turborreactor de flujo axial 003 como punto de partida. a mediados de noviembre de 1944. Su propósito original habría sido volver a motorizar el tanque Panther con un sistema de potencia basado en turboeje capaz de generar una potencia nominal de eje utilizable de hasta 1,150 PS en la transmisión de un AFV , a partir de un peso del motor de solo 990 lb (450 kg), lo que le da una relación potencia-peso de 27 hp / tonelada, un poco más del doble del factor que proporcionaba el motor de pistón Maybach V12 de gasolina original del Panther . [19]
Uso de posguerra
Después de la guerra, dos 003 capturados impulsaron el prototipo del primer avión soviético , el Mikoyan-Gurevich MiG-9 . Las fuerzas soviéticas se habían apoderado de los planos de los motores BMW tanto de la planta de Basdorf-Zühlsdorf cerca de Berlín como de la famosa instalación de trabajo esclavo de Mittelwerk , cerca de Nordhausen . La producción del 003 se estableció en el "Octubre Rojo" GAZ 466 ( Gorkovsky Avtomobilny Zavod , o Gorky Automobile Plant) en Leningrado y en Kuznetsov a lo largo de KMPO, donde el motor se produjo en masa a partir de 1947 con la designación RD-20 ( reactivnyi dvigatel , o "propulsión a chorro"). [20]
Después de la ocupación aliada de Alemania, Marcel Dassault ayudó a Hermann Östrich a trasladarse de la zona americana de la Alemania ocupada a la zona francesa . En un par de años, estaba trabajando para Voisin , una división de SNECMA , la empresa de motores de aviones de propiedad estatal de Francia. Utilizando el diseño básico del 003, produjo el motor a reacción Atar más grande que impulsaba los cazas Ouragan , Dassault Mirage III y Mystère de Dassault . [21]
Variantes
Datos de: Aircraft Engines of the world 1946 [22] y análisis del diseño del BMW 003 Turbojet por Maj Rudolph C Schulte, director de proyectos, Turbojet and Gas Turbine Developments, HQ, USAAF [23]
- BMW 003A-1 (TL 109-003)
- Prototipo, 5,87 kN (1.320 lbf) / 8.000 rpm / nivel del mar, peso de 609 kg (1.342 lb).
- BMW 003A-2 (TL 109-003)
- Variante de producción inicial, 7.83 kN (1.760 lbf) / 9.500 rpm / nivel del mar.
- BMW 003C (TL 109-003)
- Diseño mejorado, peso reducido A-2 , 8,81 kN (1.980 lbf), igual a Jumo 004B) / 9.500 rpm / nivel del mar
- BMW 003D (TL 109-003)
- Diseño mejorado C , 10.76 kN (2420 lbf) / 10,000 rpm / nivel del mar, peso de 649 kg (1430 lb) [301 kg / 664 lb más liviano que el HeS 011], se agregó un compresor adicional y una etapa de turbina para un mayor empuje, solo alargando el motor en 303 mm ( 11+15 ⁄ 16 pulgadas) en general en comparación con el A-2.
- BMW 003E
- Con puntos de montaje ventrales para usar en la parte superior del fuselaje, en el Heinkel He 162 y Henschel Hs 132 .
- BMW 003R (TLR 109-003)
- Un turborreactor de subtipo A-2 con un cohete de combustible líquido BMW 109-718 (número de planta motriz RLM 109-718) fijo permanentemente sobre la boquilla de escape del jet, que funciona con una combinación hipergólica de R-stoff (también conocido como Tonka o TONKA-250, 50 % trietilamina y 50% xilidina ) para combustible y oxidante SV-Stoff (también conocido como propulsores RFNA : 94% HNO 3 , 6% N 2 O 4 ), cuyo nombre en código es Salbei (salvia). El R entregó un empuje combinado de 20,06 kN (4.510 lbf) durante 3 minutos.
Aplicaciones
- Arado Ar 234 V6, prototipos V8 y Ar 234C (cuatro motores usados)
- Heinkel He 162 (motor de un solo jet)
- Junkers Ju 287 (dos motores usados para Ju 287 V2, seis motores usados para V3 y Ju 287A-1)
- Messerschmitt Me 262 (versión de prueba A-1b y solo interceptor con motor bimotor experimental Heimatschützer II BMW 003R, todos bimotores)
Especificaciones (BMW 003A-2)
Datos de Aircraft Engines of the world 1946 [22]
Características generales
- Tipo: turborreactor de flujo axial
- Longitud: 360 cm (143 pulgadas)
- Diámetro: 69 cm (27,2 pulgadas)
- Peso en seco: 623,7 kg (1375 libras)
Componentes
- Compresor: axial de 7 etapas
- Combustores : 1 anular
- Turbina : axial de una etapa
- Tipo de combustible: combustible diesel J-2 o gasolina
- Sistema de aceite: Alimentación a presión a 586 kPa (85 psi), cárter seco con 4 bombas de barrido con tanque anular y enfriador, utilizando aceite de grado 163 SU secs (35 cSt ) ( DTD 44D ) a 38 ° C (100 ° F)
Actuación
- Empuje máximo : 7,8 kN (1.760 lbf) a 9.500 rpm al nivel del mar para el despegue
- Relación de presión total : 3,1: 1
- Flujo másico de aire: 19,3 kg (42,5 lb) / sa 9.500 rpm
- Temperatura de entrada de la turbina: 770 ° C (1418 ° F)
- Consumo específico de combustible : 40 g / (kN⋅s) (1,4 lb / (lbf⋅h))
- Relación empuje-peso : 1,13
- Normal, estático: 6,89 kN (1,550 lbf) / 9,000 rpm / nivel del mar
- Vuelo militar: 6.23 kN (1.400 lbf) / 9.500 rpm / 2.500 m (8.202 pies) / 900 km / h (559 mph; 486 kn)
- Vuelo normal: 2,85 kN (640 lbf) / 11,500 rpm / 11,000 m (36,089 pies) / 900 km / h (559 mph; 486 kn)
Ver también
Desarrollo relacionado
- SNECMA Atar
Motores comparables
- Junkers Jumo 004
- Ishikawajima Ne-20
- Heinkel HeS 30
- Metrovick F.2
- Westinghouse J30
Listas relacionadas
- Lista de motores de aviones
Referencias
- Notas
- ^ "Motor turborreactor BMW 003" . Museo Nacional del Aire y del Espacio del Smithsonian. 2016-03-20 . Consultado el 17 de abril de 2019 .
- ^ Christopher, John. La carrera por los X-Planes de Hitler (The Mill, Gloucestershire: History Press, 2013), p.60.
- ^ Gunston, 1989, p. 27.
- ↑ Christopher, p.60.
- ↑ Christopher, p.61.
- ^ Pavelec, Sterling Michael (2007). La Jet Race y la Segunda Guerra Mundial . Grupo editorial Greenwood. ISBN 978-0-275-99355-9.
- ^ Radinger, Will; Schick, Walter (1996). Me262 (en alemán) . Berlín: Avantic Verlag GmbH. pag. 23. ISBN 978-3-925505-21-8.
- ↑ a b c d Christopher, p.76.
- ^ Schulte, Rudolph C. (1946). "Análisis de diseño del BMW 003 Turborreactor -" Unidades de turbina de gas desarrolladas por BMW - Designación del modelo: BMW 003D " " . legendsintheirowntime.com . Fuerza Aérea del Ejército de los Estados Unidos - Desarrollos de turbinas turbojet y Gus, HQ, AAF . Consultado el 3 de septiembre de 2016 .
Empuje SL estático 2,420 lb a 10,000 rpm
- ↑ Christopher, p.73.
- ^ Christopher, John. La carrera por los X-Planes de Hitler (The Mill, Gloucestershire: History Press, 2013), p.145.
- ^ Christopher, págs. 73–74.
- ↑ a b Christopher, p.74.
- ↑ Christopher, p. 75.
- ^ Christopher, págs. 74–75.
- ^ Schulte, Rudolph C. (1946). "Análisis de diseño del BMW 003 Turbojet -" Arranque del motor " " . legendsintheirowntime.com . Fuerza Aérea del Ejército de los Estados Unidos - Desarrollos de turbinas turbojet y Gus, HQ, AAF . Consultado el 3 de septiembre de 2016 .
El procedimiento de arranque es el siguiente: El motor de arranque se ceba cerrando el interruptor de cebado eléctrico, luego se encienden el encendido del turborreactor y el encendido y el motor de arranque eléctrico del motor Riedel (este motor también se puede arrancar manualmente tirando de un cable). Una vez que la unidad Riedel ha alcanzado una velocidad de aproximadamente 300 rpm, se acopla automáticamente al eje del compresor del turborreactor. A aproximadamente 800 rpm del motor de arranque, se enciende la bomba de combustible de arranque y, a 1200 rpm, se enciende el combustible principal (J-2). El motor de arranque se mantiene conectado hasta que el turborreactor alcanza las 2000 rpm, momento en el que se apagan el motor de arranque y el combustible de arranque, y el turborreactor acelera rápidamente a una velocidad nominal de 9.500 rpm con el combustible J-2
- ↑ Christopher, p.124.
- ↑ a b Christopher, p.125.
- ^ Kay, Antony (2002). Desarrollo de turbinas de gas y motores a reacción alemanes 1930-1945 . Shrewsbury, Reino Unido: Airlife Publishing. ISBN 9781840372946.
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- ^ Schulte, Rudolph C. (1946). "Análisis de diseño del BMW 003 Turborreactor" . legendsintheirowntime.com . Fuerza Aérea del Ejército de los Estados Unidos - Desarrollos de turbinas turbojet y Gus, HQ, AAF . Consultado el 3 de septiembre de 2016 .
- Bibliografía
- Wilkinson, Paul H. (1946). Motores de avión del mundo 1946 . Londres: Sir Isaac Pitman & Sons. págs. 300-301.
- Gunston, Bill. Enciclopedia mundial de motores aeronáuticos . Cambridge, Inglaterra. Patrick Stephens Limited, 1989. ISBN 1-85260-163-9
- Aviones de combate de Jane de la Segunda Guerra Mundial . Londres. Studio Editions Ltd, 1989. ISBN 0-517-67964-7
- Kay, Antony, German Jet Engine and Gas Turbine Development 1930-1945 , Airlife Publishing, 2002, ISBN 9781840372946
enlaces externos
- Análisis de diseño del Mayor de USAAF Rudolph Schulte del BMW 003 Turborreactor