BMW 003

El BMW 003 (designación RLM completa 109-003) es uno de los primeros motores turborreactores axiales producidos 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.

Se había comenzado a trabajar en el diseño del BMW 003 antes 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 de aviones que se habían diseñado con él en mente fueron re- En su lugar, está propulsado por el motor Jumo. El caso más famoso 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 posteriores versiones de cuatro motores de la serie C del Arado Ar 234.

En Alemania se construyeron unos 3.500 motores BMW 003, pero muy pocos se instalaron en aviones. 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 sólo se habían construido tres prototipos.

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 compañía Heinkel. Reconociendo el potencial de la invención, el Ministerio del Aire del Reich (en alemán: Reichsluftfahrtministerium, abreviado RLM) alentó a los fabricantes de motores aeronáuticos de Alemania 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 690 kg (1.520 lb) de empuje estático.

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 el RLM. designación 109-003 (usando 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 la participación de Bramo y, con 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 finales del mismo año y el motor funcionó por primera vez en agosto de 1940, pero produjo sólo 330 libras (150 kg) de empuje, apenas la mitad de lo deseado. La primera prueba de vuelo tuvo lugar a mediados de 1941, montada debajo de un fuselaje de banco de pruebas Messerschmitt Bf 110. Sin embargo, los problemas continuaron, retrasando tanto el programa que, si bien el prototipo de fuselaje del Me 262 V1 (el primer avión destinado a utilizar el motor) estaba listo para las pruebas de vuelo, no había plantas de energía disponibles para él y, de hecho, comenzaron las pruebas de vuelo con un Motor suplementario de pistones Junkers Jumo 210 convencional en el morro. No fue hasta noviembre de 1941 que el Me 262 V1 voló con motores BMW, pero ambos fallaron durante la prueba. El prototipo del avión tuvo que regresar al aeródromo gracias al motor de émbolo que todavía estaba instalado.

El uso general del motor BMW se abandonó para el Me 262, a excepción de dos ejemplos experimentales del avión conocido como Me 262 A-1b. Los pocos ejemplares de prueba del Messerschmitt Me 262 A-1b construidos utilizaron la versión más desarrollada del avión 003, registrando una velocidad máxima oficial de 500 mph (800 km/h). La versión de producción del Me 262A-1a utilizó el Jumo 004 de la competencia, cuyo mayor peso requirió que las alas se movieran hacia atrás para mover el centro de gravedad a la posición correcta. De todos modos, el trabajo en el 003 continuó y, a finales de 1942, se había hecho mucho más potente y fiable. 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 se ganaron una reputación de falta de confiabilidad; el tiempo entre revisiones importantes (técnicamente no un TBO) fue de aproximadamente 50 horas. (El Jumo 004 de la competencia tenía entre treinta y cincuenta años, y es posible que solo tuviera diez). A lo largo de 1944, la confiabilidad del 003 mejoró, convirtiéndolo en un motor adecuado para diseños de estructuras aéreas que competían por el programa Jägernot. Contrato de producción de cazas ligeros. que ganó 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 de la competencia, pero unos 136 kg/300 lb más liviano; y el 003D, que lo elevó a casi 1100 kg (2400 lb), lo que agregó una etapa de compresor adicional más allá de las siete de los diseños anteriores, y una etapa de turbina adicional, con una relación empuje-peso de 16,58 N/kg para el 003D. con solo 1,431 lb (649 kg) de peso, aproximadamente un 30% más que la cifra de 1,288 lb_f/lb (12,63 N/kg) del Heinkel HeS 011A de 950 kilogramos (2090 lb).

Solo dos aviones de producción alemana utilizaron el 003. El primero fue el Heinkel He 162A Spatz (ya que el concurso de diseño del caza ligero Volksjäger exigió su uso), con el Spatz utiliza una versión 003E, diseñada para poseer puntos de montaje ventrales que permiten montarlo encima del fuselaje de un avión. La otra eran las variantes del bombardero de reconocimiento Arado Ar 234C de cuatro motores, que fueron diseñadas para utilizar lo que se suponía que era el bombardero "más disponible" motor, a pesar de su asignación principal para el He 162A.

El BMW 003 demostró ser más barato en materiales que el propio 801 radial de la compañía, 12,000 ℛ︁ℳ︁ a 40,000 ℛ︁ℳ︁, y más barato que los Junkers Jumo 213 Piston Invertido Motor invertido a 35,000 ℛ︁ℳ︁, pero un poco más costoso que los Junkers competidores Jumo 004 10,000 ℛ︁ℳ︁. Además, el 004 sólo necesitó 375 horas para completarse (incluyendo fabricación, montaje y envío), en comparación con las 1.400 del 801. En Kolbermoor, ubicación de la fábrica de motores Heinkel-Hirth, la Misión Fedden, dirigida por Sir Roy Fedden, encontró la fabricación de motores a reacción era más sencilla y requería mano de obra menos cualificada y herramientas menos sofisticadas que la producción de motores de pistón; de hecho, la mayor parte de la fabricación de álabes de turbinas huecas y trabajos de chapa en los jets podría realizarse con herramientas utilizadas en la fabricación de paneles de carrocerías de automóviles. La vida útil de las cámaras de combustión se estimó en 200 horas.

El BMW 003 utilizó casi el mismo método de arranque que su competidor Jumo 004, un poco más potente: uno de los motores bicilíndrico plano de dos tiempos de 10 CV de Norbert Riedel, instalado dentro del desviador de admisión del motor como una APU mecánica, para hacer que el eje central del 003 gire para su funcionamiento. Una revisión de posguerra del BMW 003 realizada por militares estadounidenses afirmó que se utilizaba algún tipo de arranque eléctrico para "dar la vuelta" al vehículo. la APU Riedel, sin fotografías existentes de BMW 003 en tiempos de guerra o restaurados que muestren la "forma de D" tirador tan prominente en las narices de muchos desviadores de admisión Jumo 004 conservados en museos.

"Mixed-power " upgrade

Una última versión del motor añadió un pequeño motor de cohete (el BMW 109-718) en la parte trasera y normalmente justo encima del escape del motor, lo que añadió unos 1250 kg (2760 lb) de empuje cada uno durante tres a cinco minutos., para despegues y carreras cortas. En esta configuración, se lo conocía como BMW 003R y se probó, 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]), y He 162 (He 162E). Ambos prototipos volaron con propulsión híbrida de jet/cohete durante marzo de 1945, aunque los registros no indican los resultados de las pruebas con el 162E.

Sólo se construyeron unos 500 ejemplares del BMW 003, pero la Misión Fedden de posguerra estimó que la producción total de motores a reacción alemanes a mediados de 1946 podría haber alcanzado las 100.000 unidades al año, o más.

El 003 estaba destinado a exportarse a Japón, pero nunca se suministraron ejemplares funcionales del motor. En cambio, los ingenieros japoneses utilizaron dibujos y fotografías del motor para diseñar un turborreactor autóctono, el Ishikawajima Ne-20.

Desarrollo del turboeje

El 003 fue seleccionado como base para un proyecto de desarrollo de turbina de gas para la necesidad anticipada del ejército alemán de lo que hoy se llama un motor de turboeje para múltiples necesidades; este proyecto se llamó GT 101, utilizando el motor axial 003. -turborreactor de flujo como punto de partida a mediados de noviembre de 1944. Su propósito original habría sido rediseñar el tanque Panther con un sistema de potencia basado en turboeje capaz de alcanzar una potencia de eje utilizable de 1.150 CV en un AFV' s, con un peso del motor de sólo 990 libras (450 kg), lo que le da una relación potencia-peso de 27 hp/tonelada, poco más del doble que el motor de pistón Maybach V12 de gasolina original del Panther. proporcionó.

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 inició en el marco del "Octubre Rojo" GAZ 466 (Gorkovsky Avtomobilny Zavod, o Planta de Automóviles de Gorky) en Leningrado y en Kuznetsov a lo largo de KMPO, donde el motor se produjo en serie a partir de 1947 con la designación RD-20 (reactivnyi dvigatel, o "propulsor a reacción").

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. Al cabo de un par de años, estaba trabajando para Voisin, una división de SNECMA, la empresa estatal francesa de motores de aviación. Utilizando el diseño básico del 003, produjo el motor a reacción Atar más grande que impulsó a los cazas Ouragan, Dassault Mirage III y Mystère de Dassault.

Variantes

Datos de:Motores de aviones del mundo 1946 y Análisis de diseño del turborreactor BMW 003 por Maj Rudolph C Schulte, Oficial de proyectos, Desarrollos de turbinas de gas y turborreactores, HQ, USAAF

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, menor peso 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 003C, 10.76 kN (2,420 lbf) / 10.000 rpm / nivel del mar, peso de 649 kg (1,430 lb) [301 kg/664 lb más ligero que el HeS 011], uno cada compresión adicional y etapa de turbina añadido para mayor empuje, sólo alarga el motor por 303 mm (11+15.16en) en general en comparación con la A-2.

BMW 003E

Con puntos de montaje ventral para usar sobre el fuselaje, en el Heinkel He 162 y Henschel Hs 132.

BMW 003R (TLR 109-003)

Un turbojet subtipo 003A-2 con un BMW 109-718 (Número de planta de energía de RLM 109-718) cohete líquido-combustible fijo permanentemente sobre la boquilla de escape de chorro, corriendo en una combinación hipergolica de R-stoff (a.k.a. Tonka o TONKA-250, 50% triethylamine y 50% xylidine) para combustible y SV-Stoff (también conocidos como propulsores RFNA: 94% HNO3, 6% N2O4) óxido, nombre en clave Salbei (sage). El 003R entregó un empuje combinado de 20.06 kN (4,510 lbf) durante 3 minutos.

Aplicaciones

• Arado Ar 234V6, prototipos V8 y Ar 234C (cuatro motores utilizados)
• Heinkel He 162 (motor de chorro)
• 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 Heimatschützer II experimental Twin-BMW 003R solo interceptor alimentado - todo de dos-engined)

Especificaciones (BMW 003A-2)

Datos de motores de avión del mundo 1946

Características generales

• Tipo: axial flow turbojet
• Duración: 360 cm (143 in)
• Diámetro: 69 cm (27,2 in)
• Peso seco: 623,7 kg (1.375 lb)

Componentes

• Compresor: Axial de 7 etapas
• Combustores: 1 anular
• Turbina: axial monoetapa
• Tipo de combustible: J-2 diesel o gasolina
• Sistema de aceite: Alimentación de presión a 586 kPa (85 psi), sumidero seco con 4 bombas de escavenge con tanque anular y enfriador, utilizando el grado de aceite 163 S.U. secs (35 cSt) (D.T.D 44D) a 38 °C (100 °F)

Rendimiento

• Propulsión máxima: 7.8 kN (1.760 lbf) a 9.500 rpm a nivel del mar para el despegue
• Tasa general de presión: 3.1:1
• Flujo de masa de aire: 19,3 kg (42,5 lb)/s a las 9.500 rpm
• Temperatura de entrada de Turbina: 770 °C (1,418 °F)
• Consumo específico de combustible: 40 g/(kN⋅s) (1.4 lb/(lbf⋅h))
• Relación entre el peso y el peso: 1.13
• Normal, estática: 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)
• Normal, vuelo: 2.85 kN (640 lbf) / 11.500 rpm / 11.000 m (36.089 pies) / 900 km/h (559 mph; 486 kn)