BMW 003 - BMW 003

BMW 003
Motor a jato BMW 003.JPG
Motor BMW 003 no Luftwaffenmuseum der Bundeswehr . Fluxo de ar da esquerda para a direita
Modelo Turbojato
origem nacional Alemanha
Fabricante BMW
Primeira corrida Agosto de 1940
Aplicações principais Heinkel He 162
Número construído 3500

O BMW 003 (designação RLM completo BMW 109-003 ) é um dos primeiros motores turbojato axial produzido pela BMW AG na Alemanha durante a Segunda Guerra Mundial . O 003 e o Junkers Jumo 004 foram os únicos motores turbo-jato alemães a atingir a produção durante a Segunda Guerra Mundial.

O trabalho no design do BMW 003 havia começado antes de seu contemporâneo, o Jumo 004, mas problemas prolongados de desenvolvimento fizeram com que o BMW 003 entrasse em produção muito mais tarde, e os projetos de aeronaves que haviam sido projetados com ele em mente foram reconectados com o Em vez disso, o motor Jumo. O caso mais famoso disso foi o Messerschmitt Me 262 , que usou o 003 em dois dos protótipos da série V e nas duas aeronaves experimentais A-1b. As únicas aeronaves de produção a usar o BMW 003 foram o Heinkel He 162 e as versões posteriores da série C, quatro motores do Arado Ar 234 .

Cerca de 3.500 motores BMW 003 foram construídos na Alemanha, mas muito poucos foram instalados em aeronaves. O motor também formou a base para o desenvolvimento de turbojatos no Japão durante a guerra e na União Soviética após a guerra. Um derivado maior foi o BMW 018 , mas apenas três protótipos foram construídos até o final da guerra. Esta versão foi usada como base para o sucesso do pós-guerra francês Snecma Atar .

Design e desenvolvimento

A praticidade da propulsão a jato foi demonstrada na Alemanha no início de 1937 por Hans von Ohain, trabalhando com a empresa Heinkel . Reconhecendo o potencial da invenção, o Ministério da Aeronáutica do Reich ( alemão : Reichsluftfahrtministerium , abreviado RLM) encorajou os fabricantes de motores aeronáuticos da Alemanha a iniciar seus próprios programas de desenvolvimento de motores a jato, oferecendo contratos para Junkers e BMW para um motor capaz de 1.520 lb (690 kg) empuxo estático .

O BMW 003 começou o desenvolvimento como um projeto do Brandenburgische Motorenwerke ( Brandenburg Motor Works, conhecido como " Bramo "), sob a direção de Hermann Östrich e recebeu a designação RLM 109-003 (usando o prefixo "109-" do RLM, comum a todos os projetos de motores a jato e foguetes). Bramo também estava desenvolvendo outro turbojato, o 109-002. Em 1939, a BMW comprou a Bramo e, na aquisição, obteve os dois projetos de motores. O 109-002 tinha um design de compressor contra-rotativo muito sofisticado destinado a eliminar o torque , mas foi abandonado em favor do motor mais simples, que no final provou ter problemas de desenvolvimento próprios suficientes.

A construção começou no final do mesmo ano e o motor funcionou pela primeira vez em agosto de 1940, mas produziu apenas 330 lb (150 kg) de empuxo, apenas metade do que era desejado. O primeiro teste de vôo ocorreu em meados de 1941, montado sob uma fuselagem de banco de ensaio Messerschmitt Bf 110 . Os problemas continuaram, no entanto, atrasando tanto o programa que, embora a fuselagem do protótipo Me 262 V1 (a primeira aeronave destinada a usar o motor) estivesse pronta para o teste de voo, não havia usinas de energia disponíveis para ele e ele realmente começou os testes de voo com um motor de pistão Jumo 210 suplementar convencional no nariz. Foi só em novembro de 1941 que o Me 262 V1 foi pilotado com motores BMW, que falharam durante o teste. O protótipo da aeronave teve que retornar ao campo de aviação com a potência do motor a pistão, que ainda estava instalado.

O uso geral do motor BMW foi abandonado pelo Me 262, exceto por dois exemplos experimentais do avião conhecido como Me 262 A-1b. Os poucos exemplos de teste Messerschmitt Me 262 A-1b construídos usaram a versão mais desenvolvida do jato 003, registrando uma velocidade máxima oficial de 500 mph (800 km / h). A versão de produção do Me 262A-1a usava o concorrente Jumo 004, cujo peso maior exigia que as asas fossem puxadas para trás para mover o centro de gravidade para a posição correta. O trabalho no 003 continuou de qualquer maneira e, no final de 1942, ele havia se tornado muito mais poderoso e confiável. O motor aprimorado foi testado em voo sob um Junkers Ju 88 em outubro de 1943 e finalmente estava pronto para produção em massa em agosto de 1944. Os motores completos ganharam uma reputação de insegurança; o tempo entre as grandes revisões (não tecnicamente um TBO ) foi de cerca de 50 horas. (Os concorrentes Jumo 004 da era entre trinta e cinquenta, e pode ter sido tão baixo quanto dez.) Através de 1.944 confiabilidade do 003 da melhorado, tornando-se uma usina de energia adequado para o frame do ar projetos competindo pela Jägernotprogramm de caça leve contrato de produção. que foi ganho pelo design Heinkel He 162 Spatz .

Os desenvolvimentos do motor incluíram o 003C, que aumentou o empuxo para 900 kg (2.000 lb) - na mesma classe de empuxo do Jumo 004B concorrente, mas cerca de 136 kg / 300 lb mais leve; e o 003D, que o elevou para quase 1.100 kg (2.400 lb), que adicionou um estágio de compressor extra além dos sete projetos anteriores, e um estágio de turbina extra, com a relação peso-empuxo de 16,58 N / kg para o 003D com apenas 1.431 lb (649 kg) de peso, sendo cerca de 30% maior do que o valor de 1.288 lb f / lb (12,63 N / kg) para o Heinkel HeS 011 A. de 950 quilogramas (2.090 lb)

Apenas duas aeronaves de produção alemã usaram o 003. O primeiro foi o Heinkel He 162 A Spatz (já que a competição de design de caça leve Volksjäger obrigou seu uso), com o Spatz utilizando uma versão 003E, projetado para possuir pontos de montagem ventral para permitir que seja montado no topo da fuselagem de uma aeronave. O outro foram as variantes do bombardeiro de reconhecimento Arado Ar 234 C com quatro motores , que foram projetadas para usar o que deveria ser o motor "mais disponível", apesar de sua alocação primária para o He 162A.

O BMW 003 provou ser mais barato em materiais do que o radial 801 da empresa , RM 12.000 a RM40.000, e mais barato do que o motor de pistão invertido Junkers Jumo 213 V12 a RM35.000, mas um pouco mais caro do que o concorrente Junkers Jumo 004 RM10000. Além disso, o 004 precisou de apenas 375 horas para ser concluído (incluindo fabricação, montagem e transporte), em comparação com 1.400 do 801. Em Kolbermoor, local da fábrica de motores Heinkel - Hirth , a Missão Fedden , liderada por Sir Roy Fedden , descobriu a fabricação de motores a jato era mais simples e exigia mão de obra menos qualificada e ferramentas menos sofisticadas do que a produção de motores a pistão; na verdade, a maior parte da fabricação de lâminas ocas de turbinas e chapas de metal em jatos poderia ser feita por ferramentas usadas na fabricação de painéis de carroceria de automóveis . A vida útil das câmaras de combustão foi estimada em 200 horas.

BMW 003 preservado com APU mecânico plano duplo Riedel instalado

O BMW 003 utilizou quase o mesmo método de partida de seu concorrente Jumo 004, um pouco mais potente: um dos motores de dois tempos flat-twin de 10 PS de Norbert Riedel , instalado dentro do desviador de admissão do motor como um APU mecânico , para obter o centro do 003 eixo girando para operação. Uma revisão do pós-guerra de autoria militar americana do BMW 003 afirmou que uma partida elétrica de algum tipo foi usada para "virar" o APU Riedel, sem nenhuma foto existente do tempo de guerra ou do BMW 003 restaurado mostrando o "formato de D" puxe a alça tão proeminente no nariz de muitos desviadores de entrada do Jumo 004 preservados em museu.

Atualização de "poder misto"

Uma versão mais recente do motor adicionou um pequeno motor de foguete (o BMW 109-718 ) na parte traseira e geralmente logo acima do escapamento do motor, que acrescentou cerca de 1.250 kg (2.760 lb) de empuxo cada por três a cinco minutos, para a tomada desligado e traços curtos. Nesta configuração, ele era conhecido como BMW 003R e foi testado, embora com alguns sérios problemas de confiabilidade, em protótipos únicos para modelos avançados do Me 262 (o Me 262C-2b Heimatschützer II [Home Defender II]), e He 162 (He 162E). Ambos os protótipos voaram sob a potência de jato / foguete híbrido durante março de 1945, embora os registros não indiquem os resultados dos testes com o 162E.

Apenas cerca de 500 exemplares do BMW 003 foram construídos, mas a Fedden Mission pós-guerra estimou a produção total de motores a jato alemães em meados de 1946 poderia ter alcançado 100.000 unidades por ano, ou mais.

O 003 foi planejado para exportação para o Japão, mas exemplos funcionais do motor nunca foram fornecidos. Em vez disso, os engenheiros japoneses usaram desenhos e fotos do motor para projetar um turbojato nativo, o Ishikawajima Ne-20 .

Desenvolvimento do turboeixo

O 003 foi selecionado como a base para um projeto de desenvolvimento de turbina a gás para a necessidade antecipada dos militares alemães do que hoje é chamado de turbocompressor para necessidades múltiplas - este projeto foi chamado de GT 101 , usando o turbojato de fluxo axial 003 como ponto de partida em meados de novembro de 1944. Seu objetivo original teria sido reprojetar o tanque Panther com um sistema de potência baseado em turboshaft capaz de até 1.150 CV de potência utilizável no eixo em um trem de força AFV , a partir de um peso de motor de apenas 990 lb (450 kg), dando-lhe uma relação potência / peso de 27 hp / ton - pouco mais do que o dobro do fator fornecido pelo motor a pistão Maybach V12 original a gasolina do Panther .

Uso pós-guerra

Após a guerra, dois 003s capturados impulsionaram o protótipo do primeiro jato soviético , o Mikoyan-Gurevich MiG-9 . Projetos para motores BMW foram apreendidos pelas forças soviéticas da fábrica Basdorf-Zühlsdorf, perto de Berlim, e da famosa instalação de trabalho escravo Mittelwerk , perto de Nordhausen . A produção do 003 foi estabelecida no "Outubro Vermelho" GAZ 466 ( Gorkovsky Avtomobilny Zavod , ou Fábrica de Automóveis Gorky) em Leningrado e em Kuznetsov ao longo da KMPO, onde o motor foi produzido em massa a partir de 1947 sob a designação RD-20 ( reactivnyi dvigatel ou "jet drive").

Após a ocupação aliada da Alemanha, Marcel Dassault ajudou Hermann Östrich a se mover da zona americana da Alemanha ocupada para a zona francesa . Dentro de alguns anos, ele estava trabalhando para Voisin , uma divisão da SNECMA , empresa estatal de motores para aeronaves da França. Usando o projeto básico do 003, ele produziu o maior motor a jato Atar que movia os caças Ouragan , Dassault Mirage III e Mystère da Dassault .

Variantes

Dados de: Motores de Aeronaves do mundo 1946 e Análise de Projeto do Turbojato BMW 003 pelo Maj Rudolph C Schulte, Oficial de Projeto, Desenvolvimentos de Turbojato e Turbina a Gás, HQ, USAAF

BMW 003A-1 (TL 109-003)
Protótipo, 5,87 kN (1.320 lbf) / 8.000 rpm / nível do mar, peso de 609 kg (1.342 lb).
BMW 003A-2 (TL 109-003)
Variante de produção inicial, 7,83 kN (1.760 lbf) / 9.500 rpm / nível do mar.
BMW 003C (TL 109-003)
Projeto aprimorado, peso reduzido A-2 , 8,81 kN (1.980 lbf), igual a Jumo 004B) / 9.500 rpm / nível do mar
BMW 003D (TL 109-003)
Projeto C aprimorado , 10,76 kN (2.420 lbf) / 10.000 rpm / nível do mar, peso de 649 kg (1.430 lb) [301 kg / 664 lb mais leve que o HeS 011], um para cada compressor extra e estágio de turbina adicionado para maior empuxo, apenas alongando o motor em 303 mm ( 11+1516  pol) no geral em comparação com A-2.
BMW 003E
Com pontos de montagem ventrais para uso no topo da fuselagem, no Heinkel He 162 e no Henschel Hs 132 .
BMW 003R (TLR 109-003)
Um turbojato de subtipo A-2 com um foguete de combustível líquido BMW 109-718 (RLM powerplant número 109-718) fixado permanentemente acima do bocal de exaustão do jato, funcionando em uma combinação hipergólica de R-stoff (também conhecido como Tonka ou TONKA-250, 50 % trietilamina e 50% xilidina ) para combustível e SV-Stoff (também conhecido como propelentes RFNA : 94% HNO 3 , 6% N 2 O 4 ) oxidante, codinome Salbei (sage). O R emitido um impulso combinado de 20,06 kN (4510 lbf) durante 3 minutos.

Formulários

  • Arado Ar 234 V6, protótipos V8 e Ar 234C (quatro motores usados)
  • Heinkel He 162 (motor a jato único)
  • Junkers Ju 287 (dois motores usados ​​para Ju 287 V2, seis motores usados ​​para V3 e Ju 287A-1)
  • Messerschmitt Me 262 (versão de teste A-1b e interceptor experimental com motor duplo BMW 003R Heimatschützer II - todos bimotores)

Especificações (BMW 003A-2)

Dados de motores de aeronaves do mundo, 1946

Características gerais

  • Tipo: turbojato de fluxo axial
  • Comprimento: 360 cm (143 pol.)
  • Diâmetro: 69 cm (27,2 pol.)
  • Peso seco: 623,7 kg (1.375 lb)

Componentes

atuação

  • Empuxo máximo : 7,8 kN (1.760 lbf) a 9.500 rpm ao nível do mar para decolagem
  • Razão de pressão geral : 3,1: 1
  • Fluxo de massa de ar: 19,3 kg (42,5 lb) / s a ​​9.500 rpm
  • Temperatura de entrada da turbina: 770 ° C (1.418 ° F)
  • Consumo específico de combustível : 40 g / (kN⋅s) (1,4 lb / (lbf⋅h))
  • Razão empuxo-peso : 1,13
  • Normal, estático: 6,89 kN (1.550 lbf) / 9.000 rpm / nível do mar
  • Voo militar: 6,23 kN (1.400 lbf) / 9.500 rpm / 2.500 m (8.202 pés) / 900 km / h (559 mph; 486 kn)
  • Normal, voo: 2,85 kN (640 lbf) / 11.500 rpm / 11.000 m (36.089 pés) / 900 km / h (559 mph; 486 kn)

Veja também

Desenvolvimento relacionado

Motores comparáveis

Listas relacionadas

Referências

Notas
Bibliografia
  • Wilkinson, Paul H. (1946). Motores de aeronaves do mundo 1946 . Londres: Sir Isaac Pitman & Sons. pp. 300–301.
  • Gunston, Bill. Enciclopédia mundial de motores aeronáuticos . Cambridge, Inglaterra. Patrick Stephens Limited, 1989. ISBN  1-85260-163-9
  • Aeronave de combate de Jane da 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

links externos