Walter HWK 109-509

El Walter HWK 109-509 era un motor cohete bipropelente de combustible líquido alemán que impulsaba los aviones Messerschmitt Me 163 Komet y Bachem Ba 349 . Fue producido por Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft (HWK) a partir de 1943, con producción bajo licencia en las instalaciones de la firma Heinkel en Jenbach , Austria.

Las primeras versiones del Me 163 estaban propulsadas por un diseño anterior que funcionaba con un motor de combustión interna alimentado con Z-Stoff . Este combustible tendía a obstruir los inyectores en la cámara de combustión, provocando fluctuaciones de potencia y posibles explosiones. Pero lo peor era que el motor no se podía regular, y cuando la aeronave se nivelaba tras ascender a altitud, aceleraba rápidamente hasta alcanzar velocidades que causaban graves problemas de compresibilidad . El RLM exigió que se desarrollara una versión con acelerador.

Durante este período, Walter también había estado trabajando con un nuevo combustible conocido como C-Stoff que desprendía un calor significativo y por lo tanto era conocido como el "motor caliente". El C-Stoff era una mezcla de 30% de hidrato de hidrazina , 57% de metanol y 13% de agua, con una pequeña cantidad de cianuro de potasio-cobre. El oxidante, conocido como T-Stoff , consistía en una formulación a base de peróxido de hidrógeno con una concentración del 80%. Los dos reaccionaban violentamente al contacto. ^{[ 2 ]} El violento proceso de combustión resultó en la formación de agua, dióxido de carbono y nitrógeno, y una enorme cantidad de calor que enviaba una corriente sobrecalentada de vapor, nitrógeno y aire que era aspirada a través del orificio en el manto del motor, proporcionando así un empuje hacia adelante de aproximadamente 17  kN (3820  lbf).

Para solucionar el problema de la limitación de potencia, el nuevo motor incluía turbobombas con dos ajustes. Estas bombas eran accionadas por una única turbina, alimentada por vapor generado mediante la descomposición del T-Stoff con un catalizador de malla metálica . ^{[ 3 ]} Combinado con un acelerador mecánico, esto proporcionaba cuatro ajustes de potencia, desde ralentí hasta máxima potencia para el ascenso. En la práctica, se observó que limitar la potencia del motor reducía drásticamente su eficiencia de combustible, hasta el punto de que no aumentaba la autonomía de la aeronave como se esperaba. A pesar de este problema, esta versión se instaló en el Me 163B.

La solución definitiva al problema de la limitación de potencia fue la serie B y C del motor. Estos motores utilizaban dos cámaras de combustión: la original (denominada posteriormente Hauptofen ) y una segunda cámara Marschofen más pequeña, situada justo debajo de la principal , ajustada para proporcionar la potencia de crucero necesaria para el vuelo horizontal a alta velocidad, unos 400 kilogramos-fuerza (3900 N; 880 lbf) . Esta cámara proporcionaba dicha potencia con la máxima eficiencia, por lo que no sufría los problemas detectados durante la limitación de potencia en los modelos originales. Se eliminó el acelerador de la cámara de combustión original y, en su lugar, la limitación de potencia se realizaba encendiendo y apagando el motor principal. Esta nueva versión mejoró drásticamente la autonomía de crucero, con tiempos de vuelo totales que pasaron de ocho a doce minutos, una mejora del 50 %. Además, era mecánicamente más sencilla, ya que las turbobombas ya no requerían limitación de potencia.  

El motor tenía un diseño integral, con todos los componentes de la transmisión, a excepción de los depósitos de combustible, alojados en un bastidor cúbico; este bastidor se descartó en favor del diseño de doble cámara 109-509C.

• 509 A-0 : Modelo de preproducción, fabricado a partir de mayo de 1943. El empuje de este motor se regulaba entre 300 kp (2,9 kN) y 1500 kp (14,7kN (3300lbf)).  
• 509 A-1 : ​​El primer motor de producción en serie se utilizó en el Messerschmitt Me 163 B a partir de agosto de 1944. El empuje era ajustable entre 100 kp (1 kN) y 1600 kp (15,7kN (3500lbf)).  
• 509 A-2 : Versión para el Messerschmitt Me 163B-1a. Con un peso de tan solo100kg (220lb)en su totalidad, este motor constaba de dos conjuntos principales: el conjunto delantero, de forma aproximadamente cúbica, comprendía la carcasa de la turbina, las bombas de combustible acopladas al eje de la turbina, la caja de control, una válvula reductora de presión y el motor de arranque eléctrico; el conjunto trasero estaba formado por la cámara de combustión, conectada a la unidad delantera mediante un tubo de empuje cilíndrico que contenía conductos que transportaban combustible a los inyectores individuales de la cámara de combustión. El empuje era ajustable entre 200 kp (2kN (450lbf)) y un máximo de 1700 kp (16,7kN (3800lbf)). ^{[ 4 ]}      

  

• 509 B-1 : Versión de mayor rendimiento del 509 A-1. Este motor fue la versión inicial en incorporar la cámara principal dobleHauptofenen la parte superior yMarschofendirectamente debajo de la cámara principal, con un empuje adicional de 300 kp (2,9kN (650lbf)). Esta cámara auxiliar resultó necesaria debido al consumo real de oxidante T-Stoff de la unidad principal, de casi 5kg/s, superando las estimaciones en un 100 %. El empuje de la cámara principal es ajustable entre 100 kp (1kN (220lbf)) y 2000 kp (19,6kN (4400lbf)).Ejemplos completamente restaurados tanto del motor cohete de una sola cámara del Me 163B, ^{[ 5 ]} como el único ejemplo conocido —declarado como el tercer prototipo— en los Estados Unidos del motor cohete experimental de doble cámara Walter "509B", ^{[ 6 ]} se exhiben frenteal Me 163B restaurado delNMUSAFWerknummer) 191 095 en su aleta vertical.       
• 509 C-1 : Motor de doble cámara como la serie B, basado en la versión mejorada del 509 A-2, pero con una cámara principalHauptofencon una forma frontal diferente ^{[ 7 ]} a la del 509B, y también descartando el bastidor cúbico de estructura abierta para un menor peso. La cámara de combustión principal proporcionaba entre 400 kp (3,9kN (880lbf)) y 2000 kp (19,6kN (4400lbf)), lacámara auxiliarMarschofen3,9kN (880lbf)). Para ser utilizado en elMe 263(Ju 248). Un ejemplar superviviente se exhibe en elMuseo de la Real Fuerza Aérea de Cosford.      
• 509 D-1 : Variante del 509 C-1 para uso en los fuselajes mejorados de la serie B delBachem Ba 349Natter. Motor diseñado para ser recuperado mediante paracaídas, junto con toda la sección trasera conempenaje.
• 509 S-2 Una versión aligerada completamente revisada para su uso como cohete propulsor instalado permanentemente en elMesserschmitt Me 262Heimatschützer IV.
• HWK RII-211 - Designación de la empresa para los motores prototipo de la serie 509A-2

• Arado Ar E.381
• Bachem Ba 349
• DFS 228
• Focke-Wulf Volksjäger 2
• Messerschmitt Me 163
• Messerschmitt Me 262 C, en diseños de evaluación de prototipos de Heimatschützer .

• Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos ( versiones 509 A de una cámara y 509 B de dos cámaras )
• Museo Nacional del Vuelo
• Cosmosfera ^{[ 8 ]}
• Museo de la Luftwaffen de la Bundeswehr
• Colección Shuttleworth ^{[ 1 ]}
• Museo de Aviación de Ballarat

Datos de Jane's . ^{[ 9 ]}

Características generales

• Tipo: Motor cohete de combustible líquido
• Longitud: 8 pies, 5 1/2 pulgadas
• Diámetro: 8 pulgadas
• Peso en seco: 165,5 kg (365 lb)
• Combustible: oxidante T-Stoff (peróxido de hidrógeno) y propelentes de combustible C-Stoff (mezcla de hidrato de hidrazina/alcohol)

Componentes

• Zapatillas:

Actuación

• Empuje : 14,7 kN (3300 lbf)
• Tiempo de combustión:
• Consumo específico de combustible por empuje : 20 lb/h/lbf (1800 Ns/kg)

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves
• Lista de motores de aeronaves alemanas durante la Segunda Guerra Mundial

• El motor cohete Hellmuth Walter
• La página web del motor de cohete Hellmuth Walter, sobre el motor de cohete 509B conservado por la NMUSAF.
• Página de fotos del motor de cohete Walter 109-509B
• La página de NMUSAF sobre el 509B
• La página web del motor de cohete Hellmuth Walter, sobre el motor de cohete 109-509C conservado en el Museo de la RAF/Cosford y fotos del motor de cohete 509C conservado en el Reino Unido.