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BMW 003

El BMW 003 (designación completa RLM 109-003 ) es un motor turborreactor axial de las primeras series , fabricado por BMW AG en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial . El 0...

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El BMW 003 (designación completa RLM 109-003 ) es un motor turborreactor axial de las primeras series , fabricado por BMW AG en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial . El 003 y el Junkers Jumo 004 fueron los únicos motores turborreactores alemanes que llegaron a producirse durante la Segunda Guerra Mundial.

El diseño del BMW 003 comenzó antes que el de su contemporáneo, el Jumo 004, pero los prolongados problemas de desarrollo hicieron que el BMW 003 entrara en producción mucho más tarde, y los proyectos aeronáuticos diseñados pensando en él fueron remotorizados con el motor Jumo. El caso más conocido fue el del 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 la serie C, con cuatro motores, del Arado Ar 234 .

Se fabricaron aproximadamente 3500 motores BMW 003 en Alemania, pero muy pocos se instalaron en aeronaves. [ 1 ] Este motor también sirvió de base para el desarrollo de turborreactores en Japón durante la guerra y en la Unión Soviética tras la misma. Una variante de mayor tamaño fue el BMW 018 , pero solo se construyeron tres prototipos al finalizar la guerra.

Diseño y desarrollo

La viabilidad de la propulsión a reacción fue demostrada en Alemania a principios de 1937 por Hans von Ohain, quien trabajaba con la compañía Heinkel . Reconociendo el potencial de la invención, el Ministerio del Aire del Reich ( en alemán : Reichsluftfahrtministerium , abreviado RLM) alentó a los fabricantes alemanes de motores aeronáuticos a iniciar sus propios programas de desarrollo de motores a reacción, ofreciendo contratos tanto a Junkers como a BMW para un motor capaz de generar un empuje estático de 1520 lb (690 kg) . [ 2 ]  

El BMW 003 comenzó su desarrollo como un proyecto de la Brandenburgische Motorenwerke ( Brandeburgo Motor Works, conocida como " Bramo "), bajo la dirección de Hermann Östrich y recibió la designación RLM 109-003 (utilizando el prefijo "109-" del 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, con la adquisición, obtuvo ambos proyectos de motores. El 109-002 tenía un diseño de compresor contrarrotatorio muy sofisticado , destinado a eliminar el par motor , pero fue descartado en favor del motor más simple, que finalmente demostró tener sus propios problemas de desarrollo.

La construcción comenzó a finales del mismo año y el motor funcionó por primera vez en agosto de 1940, [ 3 ] pero produjo solo 330 lb (150 kg) de empuje, apenas la mitad de lo deseado. [ 4 ] La primera prueba de vuelo tuvo lugar a mediados de 1941, montado debajo de la estructura de un avión de prueba Messerschmitt Bf 110. Sin embargo, los problemas continuaron, retrasando tanto el programa que, si bien la estructura del prototipo Me 262 V1 (el primer avión destinado a usar el motor) estaba lista para las pruebas de vuelo, no había plantas motrices disponibles para él y, de hecho, comenzó las pruebas de vuelo con un motor de pistón Junkers Jumo 210 convencional suplementario en la nariz. No fue hasta noviembre de 1941 que el Me 262 V1 voló con motores BMW, los cuales fallaron durante la prueba. [ 5 ] El 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 se abandonó para el Me 262, excepto para dos ejemplares experimentales del avión conocidos como Me 262 A-1b. Los pocos ejemplares de prueba del Messerschmitt Me 262 A-1b construidos utilizaron la versión más desarrollada del reactor 003, registrando una velocidad máxima oficial de 500 mph (800 km/h) . La versión de producción del Me 262A-1a utilizó el Jumo 004, su competidor, cuyo mayor peso requirió que las alas se inclinaran hacia atrás para desplazar el centro de gravedad a la posición correcta. El trabajo en el 003 continuó de todos modos, y a finales de 1942 se había vuelto mucho más potente y fiable. El motor mejorado se probó 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 se ganaron una reputación de poca fiabilidad; el tiempo entre revisiones generales importantes (que técnicamente no era un TBO ) era de aproximadamente 50 horas. [ 8 ] (El Jumo 004 competidor tenía entre treinta y cincuenta, y puede haber sido tan bajo como diez). [ 8 ] A lo largo de 1944, la fiabilidad del 003 mejoró, lo que lo convirtió en una planta motriz adecuada para los diseños de fuselajes que competían por el contrato de producción de cazas ligeros del Jägernotprogramm , que fue ganado por el diseño Heinkel He 162 Spatz .  

Los desarrollos del motor incluyeron el 003C, que aumentó el empuje a 900 kg (2000 lb) , en la misma clase de empuje que el Jumo 004B competidor, pero unos 136 kg (300 lb) más ligero en peso; y el 003D, que lo aumentó a casi 1100 kg (2400 lb) , [ 9 ] que agregó una etapa de compresor adicional más allá de las siete de los diseños anteriores, y una etapa de turbina adicional, [ 10 ] con una relación empuje-peso de 16,58 N/kg para el 003D con solo 1431 lb (649 kg) de peso, siendo 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 (2090 lb) .           

Solo dos aviones de producción alemanes utilizaron el 003. El primero fue el Heinkel He 162 A Spatz (ya que el concurso de diseño de cazas ligeros Volksjäger exigió su uso), [ 11 ] con el Spatz utilizando una versión 003E, diseñada para tener puntos de montaje ventrales que permitieran montarlo sobre el fuselaje de un avión. El otro fueron las variantes de reconocimiento-bombardero Arado Ar 234 C de cuatro motores, que fueron diseñadas para utilizar el que se suponía que era el motor "más disponible", [ 12 ] a pesar de su asignación principal para el He 162A.

El BMW 003 resultó más barato en materiales que el propio radial 801 de la compañía , de 12.000 ℛ ︁ ℳ ︁ a 40.000 ℛ ︁ ℳ ︁ , y más barato que el motor de pistones V12 invertido Junkers Jumo 213 de 35.000 ℛ ︁ ℳ ︁ , pero ligeramente más costoso que el Junkers Jumo 004 de la competencia de 10.000 ℛ ︁ ℳ ︁ . [ 13 ] Además, el 004 necesitaba solo 375 horas para completarse (incluyendo fabricación, ensamblaje y envío), en comparación con 1400 para el 801. [ 14 ] En Kolbermoor, ubicación de la fábrica de motores Heinkel - Hirth , la Misión Fedden , dirigida 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 de turbina huecos y trabajos de chapa metálica en los reactores se podía realizar con 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 ]    

BMW 003 conservado con APU mecánica Riedel de dos cilindros planos instalada.

El BMW 003 utilizaba prácticamente el mismo método de arranque que su competidor, el Jumo 004, ligeramente más potente: uno de los motores bicilíndricos planos de dos tiempos y 10 CV de Norbert Riedel , instalado dentro del deflector de admisión del motor como una APU mecánica , para hacer girar el eje central del 003 y ponerlo en marcha. Una revisión del BMW 003 posterior a la guerra, escrita por el ejército estadounidense, afirmaba que se utilizaba un arrancador eléctrico para "poner en marcha" la APU de Riedel, pero no existen fotografías de BMW 003, ni de la época de la guerra ni restauradas, que muestren la manija de tracción en forma de "D" tan prominente en la parte frontal de muchos deflectores de admisión del Jumo 004 conservados en museos. [ 16 ]

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 1250 kg (2760 lb) de empuje cada uno durante tres a cinco minutos, para el despegue y carreras cortas. [ 17 ] En esta configuración, se le conoció como BMW 003R y fue probado, aunque con algunos serios problemas 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 potencia híbrida de reactor/cohete durante marzo de 1945, [ 18 ] aunque los registros no indican los resultados de las pruebas con el 162E.  

Solo se construyeron alrededor de 500 ejemplares del BMW 003, [ 13 ] pero la Misión Fedden de posguerra estimó que la producción total de motores a reacción alemanes para 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 ejemplares funcionales del motor. En su lugar, los ingenieros japoneses utilizaron dibujos de secciones transversales para diseñar un turborreactor de fabricación nacional, el Ishikawajima Ne-20 . [ 19 ]

Desarrollo de turbinas de eje

El 003 fue seleccionado como base para un proyecto de desarrollo de turbina de gas para la necesidad prevista del ejército alemán de lo que hoy se denomina una planta motriz de turboeje para múltiples aplicaciones; este proyecto se denominó GT 101 , utilizando el turborreactor de flujo axial 003 como punto de partida a mediados de noviembre de 1944. Su propósito original habría sido remotorizar el tanque Panther con un sistema de potencia basado en turboeje capaz de proporcionar hasta 1150 CV de potencia útil en el eje para el tren motriz de un vehículo blindado de combate , partiendo de un peso de motor de tan solo 450 kg (990 lb) , lo que le otorgaba una relación potencia-peso de 27 hp/tonelada , poco más del doble del factor que proporcionaba el motor de pistón Maybach V12 original alimentado con gasolina del Panther . [ 20 ]   

Uso de posguerra

Tras la guerra, dos motores 003 capturados impulsaron el prototipo del primer avión a reacción soviético , el Mikoyan-Gurevich MiG-9 . Las fuerzas soviéticas habían confiscado los planos de los motores BMW tanto de la planta de Basdorf-Zühlsdorf, cerca de Berlín, como de la tristemente célebre fábrica de trabajos forzados Mittelwerk, cerca de Nordhausen . La producción del 003 se estableció en la fábrica "Octubre Rojo" GAZ 466 ( Gorkovsky Avtomobilny Zavod , o Fábrica de Automóviles de Gorki) en Leningrado y en Kuznetsov, a lo largo de la KMPO, donde el motor se produjo en masa a partir de 1947 bajo la designación RD-20 ( reactivnyi dvigatel , o "propulsión a reacción"). [ 21 ]

Tras la ocupación aliada de Alemania, Marcel Dassault ayudó a Hermann Östrich a trasladarse de la zona estadounidense de la Alemania ocupada a la zona francesa . En un par de años, ya trabajaba para Voisin , una división de SNECMA , la empresa estatal francesa de motores aeronáuticos. Utilizando el diseño básico del 003, produjo el motor a reacción Atar, de mayor tamaño, que impulsaba los cazas Ouragan , Dassault Mirage III y Mystère de Dassault . [ 22 ]

Variantes

Datos de: Aircraft Engines of the world 1946 [ 23 ] y Design Analysis of BMW 003 Turbojet por el mayor Rudolph C Schulte, oficial de proyecto, desarrollos de turborreactores y turbinas de gas, HQ, USAAF [ 24 ]

BMW 003A-1 (TL 109–003)
Prototipo, 5,87 kN (1.320 lbf) / 8.000 rpm / nivel del mar, peso de 609 kg (1.343 lb) .    
BMW 003A-2 (TL 109–003)
Variante de producción inicial, 7,83 kN (1760 lbf) / 9500 rpm / nivel del mar.  
BMW 003C (TL 109–003)
Diseño mejorado, peso reducido A-2, 8,81 kN (1980 lbf) , (equivalente a Jumo 004B) / 9500 rpm / nivel del mar  
BMW 003D (TL 109–003)
Diseño mejorado 003C, 10,76 kN (2420 lbf) / 10 000 rpm / nivel del mar, peso de 649 kg (1431 lb) [ 301 kg (664 lb) más ligero que el HeS 011], se agregó una etapa adicional de compresor y turbina para un mayor empuje, alargando el motor solo 303 mm ( 11 + 15/16 pulgadas ) en total en comparación con el A-2.        
BMW 003E
Con puntos de montaje ventrales para su uso en la parte superior del fuselaje, en el Heinkel He 162 y el Henschel Hs 132 .
BMW 003R (TLR 109–003)
Un turborreactor subtipo 003A-2 con un motor BMW 109-718 (número de motor RLM 109-718) de combustible líquido instalado permanentemente sobre la tobera de escape, que funciona con una combinación hipergólica de R -stoff (también conocido como Tonka o TONKA-250, 50 % trietilamina y 50 % xilidina ) como combustible y SV-Stoff (también conocido como propelentes RFNA : 94 % HNO₃ , 6 % N₂O₄ ) como oxidante , con nombre en clave Salbei (salvia). El 003R proporcionó un empuje combinado de 20,06 kN (4510 lbf) durante 3 minutos.  

Aplicaciones

  • Prototipos Arado Ar 234 V6 y V8, y Ar 234C (se utilizaron cuatro motores).
  • Heinkel He 162 (motor a reacción único)
  • Junkers Ju 287 (dos motores utilizados para el Ju 287 V2, seis motores utilizados para el V3 y el Ju 287A-1)
  • Messerschmitt Me 262 (versión de prueba A-1b y el interceptor experimental Heimatschützer II propulsado por dos motores BMW 003R únicamente; todos ellos bimotores)

Especificaciones (BMW 003A-2)

Datos de Motores de aeronaves del mundo 1946 [ 23 ]

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  lb)

Componentes

Actuación

  • Empuje máximo : 7,8  kN (1760  lbf) a 9500 rpm a nivel del mar para el despegue.
  • Relación de presión total : 3,1:1
  • Caudal másico de aire: 19,3  kg/s (42,5  lb/s) a 9500 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 (1550  lbf) / 9000 rpm / nivel del mar
  • Vuelo militar: 6,23  kN (1400  lbf) / 9500 rpm / 2500  m (8202  pies) / 900  km/h (559  mph; 486  nudos)
  • Vuelo normal: 2,85  kN (640  lbf) / 11.500 rpm / 11.000  m (36.089  pies) / 900  km/h (559  mph; 486  nudos)

Véase también

Desarrollo relacionado

Motores comparables

Listas relacionadas

Notas

  1. ↑ "Motor turborreactor BMW 003" . airandspace.si.edu . Consultado el 10 de noviembre de 2021 .
  2. ↑ Christopher, John. La carrera por los aviones X de Hitler (The Mill, Gloucestershire: History Press, 2013), pág. 60.
  3. ↑ Gunston 1989, pág. 27.
  4. ↑ Christopher, pág. 60.
  5. ↑ Christopher, pág. 61.
  6. ↑ Pavelec, Sterling Michael (2007). La carrera del jet y la Segunda Guerra Mundial . Greenwood Publishing Group. ISBN 978-0-275-99355-9.
  7. ^ Radidinger, voluntad; Schick, Walter (1996). Me262 (en alemán) . Berlín: Avantic Verlag GmbH. pag. 23.ISBN​  978-3-925505-21-8.
  8. 1 2 3 4 Christopher, pág. 76.
  9. ↑ Schulte, Rudolph C. (1946). "Análisis de diseño del turborreactor BMW 003 - Unidades de turbina de gas desarrolladas por BMW - Designación del modelo: BMW 003D"" . legendsintheirowntime.com . Fuerza Aérea del Ejército de los Estados Unidos - Desarrollo de turbinas turborreactores y Gus, Cuartel General, AAF. Archivado del original el 29 de septiembre de 2018. Recuperado el 3 de septiembre de 2016. Empuje estático SL 2420 lb a 10 000 rpm
  10. ↑ Christopher, pág. 73.
  11. ↑ Christopher, John. La carrera por los aviones X de Hitler (The Mill, Gloucestershire: History Press, 2013), pág. 145.
  12. ↑ Christopher, págs. 73-74.
  13. 1 2 Christopher, pág. 74.
  14. ↑ Christopher, pág. 75.
  15. ↑ Christopher, págs. 74-75.
  16. ↑ Schulte, Rudolph C. (1946). "Análisis del diseño del turborreactor BMW 003 - "Arranque del motor"" . legendsintheirowntime.com . Fuerza Aérea del Ejército de los Estados Unidos - Desarrollo de Turborreactores y Turbinas Gus, Cuartel General, AAF. Archivado del original el 29 de septiembre de 2018. Recuperado 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 enciende 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). Después de que la unidad Riedel haya 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 acoplado 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 hasta la velocidad nominal de 9500 rpm con el combustible J-2.
  17. ↑ Christopher, pág. 124.
  18. 1 2 Christopher, pág. 125.
  19. ↑ Edwin 2009, págs. 312-314.
  20. ↑ Kay, Antony (2002). Desarrollo de motores a reacción y turbinas de gas alemanes 1930-1945 . Shrewsbury, Reino Unido: Airlife Publishing. ISBN 9781840372946.
  21. ↑ Albrecht, Ulrich (1994). La industria armamentística soviética . Routledge. ISBN 978-3-7186-5313-3.
  22. ↑ von Wogau, Karl (2004). El camino hacia la defensa europea . Maklu. ISBN 978-90-6215-923-9.
  23. 1 2 Wilkinson, Paul H. (1946). Motores de aeronaves del mundo 1946. Londres: Sir Isaac Pitman & Sons. págs. 300–301 . 
  24. ↑ Schulte, Rudolph C. (1946). "Análisis de diseño del turborreactor BMW 003" . legendsintheirowntime.com . Fuerza Aérea del Ejército de los Estados Unidos - Desarrollo de turborreactores y turbinas Gus, Cuartel General, AAF. Archivado del original el 29 de septiembre de 2018. Recuperado el 3 de septiembre de 2016 .

Bibliografía

  • Wilkinson, Paul H. (1946). Motores de aeronaves del mundo 1946. Londres: Sir Isaac Pitman & Sons. págs. 300–301 . 
  • Dyer, Edwin M (2009). Proyectos secretos japoneses, aeronaves experimentales del IJA y la IJN 1939-1945 . Midland Publishing, 2009, ISBN 9781857803174
  • Gunston, Bill. Enciclopedia mundial de motores aeronáuticos . Cambridge, Inglaterra. Patrick Stephens Limited, 1989. ISBN 1-85260-163-9
  • Aviones de combate de la Segunda Guerra Mundial de Jane . Londres. Studio Editions Ltd, 1989. ISBN 0-517-67964-7
  • Kay, Antony, Desarrollo de motores a reacción y turbinas de gas alemanes 1930–1945 , Airlife Publishing, 2002, ISBN 9781840372946
  • Análisis de diseño del turborreactor BMW 003 del mayor Rudolph Schulte de la USAAF. Archivado el 29/09/2018 en Wayback Machine.