BMW 003 - BMW 003

BMW 003
Реактивный двигатель BMW 003.JPG
Двигатель BMW 003 на Luftwaffenmuseum der Bundeswehr. Расход воздуха от L к R.
ТипТурбореактивный
национальное происхождениеГермания
ПроизводительBMW
Первый забегавгуст 1940
Основные приложенияHeinkel He 162
Количество построенных3500

В BMW 003 (полное обозначение RLM BMW 109-003) является ранним осевой турбореактивный двигатель производства BMW AG в Германия в течение Вторая Мировая Война. 003 и Юнкерс Юмо 004 были единственными немецкими турбореактивными двигателями, выпущенными во время Второй мировой войны.

Работа над дизайном BMW 003 началась раньше, чем его современник, Jumo 004, но длительные проблемы с разработкой привели к тому, что BMW 003 был запущен в производство намного позже, и проекты самолетов, которые были разработаны с учетом этого, были переработаны с Вместо него силовая установка Jumo. Самый известный случай этого был Messerschmitt Me 262, которая использовала 003 в двух прототипах серии V и в двух экспериментальных самолетах A-1b. Единственными серийными самолетами, использовавшими BMW 003, были Heinkel He 162 и более поздняя серия C, четырехмоторные версии Арадо Ар 234.

В Германии было построено около 3500 двигателей BMW 003, но очень немногие из них были установлены на самолетах.[1] Двигатель также лег в основу разработки турбореактивных двигателей в г. Япония во время войны и в Советский союз после войны. Более крупной производной была BMW 018, но к концу войны было построено всего три прототипа. Эта версия легла в основу успешной послевоенной Французский Snecma Atar.

Дизайн и развитие

Практичность реактивного движения была продемонстрирована в Германии в начале 1937 г. Ганс фон Охайн работая с Хейнкель Компания. Признавая потенциал изобретения, Рейхсское министерство авиации (Немецкий: Reichsluftfahrtministerium, сокращенно RLM) призвал немецких производителей авиационных двигателей начать свои собственные программы разработки реактивных двигателей, предлагая контракты с Junkers и BMW на двигатель, способный к 1520 фунтам (690 кг) статическая тяга.[2]

BMW 003 начал разработку как проект Brandenburgische Motorenwerke (Бранденбург Моторный завод, известный как "Bramo"), под руководством Герман Острих и присвоили обозначение RLM 109-003 (с использованием префикса «109-» RLM, общего для всех проектов реактивных и ракетных двигателей). Bramo также разрабатывал еще один турбореактивный двигатель - 109-002. В 1939 году BMW выкупила Bramo и в результате приобрела оба проекта двигателей. 109-002 имел очень сложную противоположное вращение компрессор конструкция предназначена для устранения крутящий момент, но от него отказались в пользу более простого двигателя, который в конце концов оказался достаточно проблематичным при разработке.

Строительство началось в конце того же года, а двигатель впервые заработал в августе 1940 года.[3] но давал только 330 фунтов (150 кг) тягу, что вдвое меньше желаемого.[4] Первые летные испытания прошли в середине 1941 г. Мессершмитт Bf 110 Стенд планера. Однако проблемы продолжались, поэтому программа откладывалась настолько, что, хотя планер прототипа Me 262 V1 (первый самолет, предполагавший использовать двигатель) был готов к летным испытаниям, для него не было доступных силовых установок, и он фактически начал летные испытания с дополнительный, обычный Юнкерс Юмо 210 поршневой двигатель в носу. Только в ноябре 1941 года на Me 262 V1 использовались двигатели BMW, которые оба вышли из строя во время испытаний.[5] Опытный образец самолета должен был вернуться на аэродром за счет поршневого двигателя, который все же был установлен.[6][7]

Силовая установка BMW была прекращена для Me 262, за исключением двух экспериментальных образцов самолета, известного как Me 262 A-1b. Несколько Мессершмитт Me 262 A-1b В построенных тестовых примерах использовалась более развитая версия реактивного самолета 003, официальная максимальная скорость которого составляла 800 км / ч. В серийной версии Me 262A-1a использовался конкурирующий Jumo 004, чей более тяжелый вес требовал, чтобы крылья были повернуты назад для перемещения центр гравитации в правильное положение. Работа над 003 все равно продолжалась, и к концу 1942 года он стал гораздо более мощным и надежным. Доработанный двигатель прошел летные испытания в условиях Юнкерс Ju 88 в октябре 1943 года и наконец был готов к серийному производству в августе 1944 года. Готовые двигатели заслужили репутацию ненадежных; время между капитальными ремонтами (технически не TBO ) было около 50 часов.[8] (У конкурирующих Jumo 004 было от тридцати до пятидесяти, а, возможно, и всего десять.)[8] К 1944 году надежность 003 повысилась, что сделало его подходящей силовой установкой для конструкций воздушной рамы, конкурирующих за Jägernotprogramm С легкий истребитель контракт на производство. который выиграл Heinkel He 162 Spatz дизайн.

Среди разработок двигателя были: 003C, который увеличил тягу до 900 кг (2000 фунтов) - в том же классе тяги, что и конкурирующий Jumo 004B, но примерно на 136 кг / 300 фунтов легче; и 003D, который поднял его почти до 1100 кг (2400 фунтов),[9] который добавил одну дополнительную ступень компрессора помимо семи из более ранних конструкций, а также дополнительную ступень турбины,[10] с соотношением тяги к массе 16,58 Н / кг для 003D при весе всего 1431 фунт (649 кг), что примерно на 30% больше, чем у 1,288 фунтаж/ фунт (12,63 Н / кг) цифра для 950-килограммового (2090 фунтов) Heinkel HeS 011 А.

Только два немецких серийных самолета использовали 003. Первым был Heinkel He 162 А Spatz (поскольку Volksjäger конкурс на разработку легких истребителей потребовал его использования),[11] с Spatz с использованием версии 003E, в которой предусмотрены точки крепления в брюшной части, позволяющие устанавливать его на фюзеляже самолета. Другой был четырехмоторный Арадо Ар 234 Варианты разведывательного бомбардировщика C, которые были разработаны для использования того, что должно было быть "более доступным" двигателем,[12] несмотря на его первичное распределение для He 162A.

BMW 003 оказался дешевле по материалам, чем собственный 801 радиальный, RM От 12 000 до 40 000 ринггитов и дешевле, чем Юнкерс Юмо 213 перевернутый поршневой двигатель V12 за 35 000 ринггитов, но немного дороже, чем RM10000 конкурирующего Junkers Jumo 004.[13] Более того, 004 потребовалось всего 375 часов для завершения (включая изготовление, сборку и отгрузку) по сравнению с 1400 часами для 801.[14] В Колберморе, где находится Хейнкель -Hirth двигатель работает, Миссия Феддена во главе с сэром Рой Федден, обнаружил, что производство реактивных двигателей было проще и требовало менее квалифицированного труда и менее сложных инструментов, чем производство поршневых двигателей; Фактически, большинство из полых турбинных лопаток и листовой металл работа на самолетах может производиться с помощью инструментов, используемых при производстве автомобилей. панели кузова.[15] Срок службы камер сгорания оценивался в 200 часов.[8]

Сохраненный BMW 003 с установленной плоско-сдвоенной механической APU Riedel

BMW 003 использовал почти тот же метод запуска, что и его чуть более мощный конкурент Jumo 004: один из Норберт Ридель двухтактные плоско-сдвоенные двигатели мощностью 10 л.с., установленные во впускном клапане двигателя в качестве механического ВСУ, чтобы центральный вал 003 вращался для работы. В послевоенном обзоре BMW 003, подготовленном американскими военными, говорилось, что какой-то электрический стартер использовался для «переворота» ВСУ Riedel, при этом не было фотографий ни военных, ни восстановленных BMW 003, показывающих «D-образную форму». Ручка для вытягивания, столь заметная на носу многих сохранившихся в музее отводных клапанов Jumo 004.[16]

Апгрейд "смешанной мощности"

Одна поздняя версия движка добавила небольшую ракета двигатель ( BMW 109-718 ) сзади и обычно чуть выше выхлопа двигателя, что добавляло около 1250 кг (2760 фунтов) тяги каждый в течение трех-пяти минут для взлета и коротких рывков.[17] В этой конфигурации он был известен как BMW 003R и испытывался, хотя и с некоторыми серьезными проблемами надежности, на отдельных прототипах усовершенствованных моделей Me 262 (Me 262C-2b Heimatschützer II [Защитник дома II]),[18] и He 162 (He 162E). Оба прототипа летали под гибридным реактивным двигателем в марте 1945 года.[18] хотя в записях не указаны результаты тестирования с 162E.

Всего было построено около 500 экземпляров BMW 003,[13] но послевоенная миссия Феддена подсчитала, что общее производство немецких реактивных двигателей к середине 1946 года могло достигнуть 100 000 единиц в год или больше.[8]

003 предназначался для экспорта в Японию, но рабочие образцы двигателя так и не были поставлены. Вместо этого японские инженеры использовали чертежи и фотографии двигателя для разработки отечественного турбореактивного двигателя. Ishikawajima Ne-20.[нужна цитата ]

Разработка турбовальных валов

003 был выбран в качестве основы для газовая турбина проект развития предполагаемой потребности немецких вооруженных сил в том, что сегодня называют турбовальный силовая установка для различных нужд - этот проект получил название GT 101, используя осевой турбореактивный двигатель 003 в качестве отправной точки в середине ноября 1944 года. Его первоначальной целью было переоборудование двигателя Танк пантера с системой питания на основе турбовального вала, способной развивать полезную мощность на валу до 1150 л.с. AFV трансмиссии, от веса двигателя всего 990 фунтов (450 кг), что дает ему соотношение мощности к весу 27 л.с. на тонну - чуть более чем вдвое больше, чем у оригинальной бензиновой модели Panther. Поршневой двигатель Maybach V12 при условии.[19]

Послевоенное использование

После войны два трофейных 003 привели в действие прототип первого Советский струя, Микоян-Гуревич МиГ-9. Чертежи двигателей BMW были изъяты советскими войсками как на заводе Басдорф-Цюльсдорф под Берлином, так и на печально известном заводе. Mittelwerk рабский труд рядом Nordhausen. Производство 003 наладили на ГАЗ 466 «Красный Октябрь» (г.Горьковский автомобильный завод, или Горьковский автозавод) в г. Ленинград и в Кузнецове вдоль КМПО, где двигатель серийно выпускался с 1947 года под обозначением РД-20 (реактивный двигатель, или «реактивный двигатель»).[20]

После оккупации Германии союзниками, Марсель Дассо помог Герману Остриху переехать из Американская зона оккупированной Германии в Французская зона. Через пару лет он работал на Voisin, подразделение SNECMA, Французская государственная компания по производству авиационных двигателей. Используя базовую конструкцию 003, он произвел более крупный Атар реактивный двигатель, который приводил в действие Ураган, Dassault Mirage III и Mystère истребители.[21]

Варианты

Данные из:Авиационные двигатели мира 1946 г.[22] и Анализ конструкции BMW 003 Turbojetмайор Рудольф С. Шульте, руководитель проекта, отдел разработки турбореактивных и газовых турбин, штаб-квартира, USAAF[23]

BMW 003A-1 (TL 109-003)
Прототип, 5,87 кН (1320 фунтов) / 8000 об / мин / на уровне моря, вес 609 кг (1342 фунта).
BMW 003A-2 (TL 109-003)
Первоначальный вариант производства, 7,83 кН (1760 фунтов силы) / 9500 об / мин / над уровнем моря.
BMW 003C (TL 109-003)
Улучшенный дизайн, уменьшенный вес А-2, 8,81 кН (1980 фунтов силы), соответствует Jumo 004B) / 9500 об / мин / уровень моря
BMW 003D (109-003 TL)
Улучшенный дизайн C, 10,76 кН (2420 фунтов-силы) / 10 000 об / мин / на уровне моря, вес 649 кг (1430 фунтов) [301 кг / 664 фунта легче, чем HeS 011], каждый дополнительный компрессор и ступень турбины добавлены для большей тяги, только удлиняя двигатель на 303 мм (11 15⁄16 в) в целом по сравнению с А-2.
BMW 003E
С нижними точками крепления для использования на фюзеляже, на Heinkel He 162 и Henschel Hs 132.
BMW 003R (TLR 109-003)
An А-2 подтипа турбореактивный с BMW 109-718 (Силовая установка RLM № 109-718) Жидкостная ракета, постоянно закрепленная над соплом реактивного выхлопа, работающая на гиперголической комбинации R-stoff (он же Тонка или ТОНКА-250, 50% триэтиламин и 50% ксилидин ) для топлива и SV-Stoff (он же РФНА топливо: 94% HNO3, 6% N2О4 ) окислитель, кодовое название Салбей (шалфей). В р доставил комбинированную тягу 20,06 кН (4510 фунтов силы) в течение 3 минут.

Приложения

  • Арадо Ар 234 V6, прототипы V8 и Ar 234C (используются четыре двигателя)
  • Heinkel He 162 (одноструйный двигатель)
  • Юнкерс Ju 287 (два двигателя используются для Ju 287 V2, шесть двигателей используются для V3 и Ju 287A-1)
  • Messerschmitt Me 262 (Тестовая версия A-1b и Heimatschützer II только экспериментальный двухмоторный истребитель-перехватчик BMW 003R - все двухмоторные)

Технические характеристики (BMW 003A-2)

Данные из Авиационные двигатели мира 1946 г.[22]

Общие характеристики

Составные части

Спектакль

  • Максимум толкать: 7,8 кН (1760 фунтов силы) при 9500 об / мин на уровне моря для взлететь
  • Общий коэффициент давления: 3.1:1
  • Массовый расход воздуха: 19,3 кг (42,5 фунта) / с при 9500 об / мин
  • Температура на входе в турбину: 770 ° C (1418 ° F)
  • Удельный расход топлива: 40 г / (кН⋅с) (1,4 фунт / (фунт-сила⋅ч))
  • Отношение тяги к массе: 1.13
  • Нормальный, статический: 6,89 кН (1550 фунтов силы) / 9000 об / мин / на уровне моря
  • Военный полет: 6,23 кН (1,400 фунтов силы) / 9,500 об / мин / 2,500 м (8,202 футов) / 900 км / ч (559 миль / ч; 486 кН)
  • Нормальный, полет: 2,85 кН (640 фунтов-силы) / 11500 об / мин / 11000 м (36089 футов) / 900 км / ч (559 миль / ч; 486 кН)

Смотрите также

Связанная разработка

Сопоставимые двигатели

Связанные списки

Рекомендации

Примечания
  1. ^ "Турбореактивный двигатель BMW 003". Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики. 2016-03-20. Получено 2019-04-17.
  2. ^ Кристофер, Джон. Гонка на самолетах Икс Гитлера (The Mill, Глостершир: History Press, 2013), стр. 60.
  3. ^ Ганстон 1989, стр.27.
  4. ^ Кристофер, стр. 60.
  5. ^ Кристофер, стр.61.
  6. ^ Павелец, Стерлинг Майкл (2007). Реактивная гонка и Вторая мировая война. Издательская группа "Гринвуд". ISBN  978-0-275-99355-9.
  7. ^ Радинджер, Уилл; Шик, Уолтер (1996). Me262 (на немецком языке). Берлин: Avantic Verlag GmbH. п. 23. ISBN  978-3-925505-21-8.
  8. ^ а б c d Кристофер, стр.76.
  9. ^ Шульте, Рудольф К. (1946). «Анализ конструкции турбореактивного двигателя BMW 003 -» Газотурбинные агрегаты, разработанные BMW - Обозначение модели: BMW 003D"". legendsintheirowntime.com. ВВС армии США - Turbojet и Gus Turbine Developments, HQ, AAF. Получено 3 сентября, 2016. Статическая тяга SL 2420 фунтов при 10000 об / мин
  10. ^ Кристофер, стр.73.
  11. ^ Кристофер, Джон. Гонка на самолетах Икс Гитлера (The Mill, Глостершир: History Press, 2013), стр.145.
  12. ^ Кристофер, стр.73–74.
  13. ^ а б Кристофер, стр.74.
  14. ^ Кристофер, стр.75.
  15. ^ Кристофер, стр.74–75.
  16. ^ Шульте, Рудольф К. (1946). "Анализ конструкции BMW 003 Turbojet -" Запуск двигателя"". legendsintheirowntime.com. ВВС армии США - Turbojet and Gus Turbine Developments, HQ, AAF. Получено 3 сентября, 2016. Процедура запуска следующая: Запуск двигателя осуществляется путем включения электрического пускового выключателя, затем зажигания турбореактивного двигателя и зажигания. и электродвигатель стартера из Двигатель Riedel включены (этот двигатель также можно запустить вручную, потянув за трос). После того, как установка Riedel достигает скорости около 300 об / мин, она автоматически включает вал компрессора турбореактивного двигателя. Примерно при 800 об / мин пускового двигателя включается пусковой топливный насос, а при 1200 об / мин включается основное (J-2) топливо. Стартер остается включенным до тех пор, пока турбореактивный двигатель не достигнет 2000 об / мин, при этом стартерный двигатель и стартовое топливо отключаются, турбореактивный двигатель быстро разгоняется до номинальной скорости 9500 об / мин на топливе J-2.
  17. ^ Кристофер, стр.124.
  18. ^ а б Кристофер, стр.125.
  19. ^ Кей, Энтони (2002). Разработка немецких реактивных двигателей и газовых турбин 1930-1945 гг.. Шрусбери, Великобритания: Эйрлайф Паблишинг. ISBN  9781840372946.
  20. ^ Альбрехт, Ульрих (1994). Советская оружейная промышленность. Рутледж. ISBN  978-3-7186-5313-3.
  21. ^ фон Вогау, Карл (2004). Путь к европейской защите. Маклу. ISBN  978-90-6215-923-9.
  22. ^ а б Уилкинсон, Пол Х. (1946). Авиационные двигатели мира 1946 г.. Лондон: сэр Исаак Питман и сыновья. С. 300–301.
  23. ^ Шульте, Рудольф К. (1946). «Анализ конструкции BMW 003 Turbojet». legendsintheirowntime.com. ВВС армии США - Turbojet and Gus Turbine Developments, HQ, AAF. Получено 3 сентября, 2016.
Библиография
  • Уилкинсон, Пол Х. (1946). Авиационные двигатели мира 1946 г.. Лондон: сэр Исаак Питман и сыновья. С. 300–301.
  • Ганстон, Билл. Всемирная энциклопедия авиационных двигателей. Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 1989 г. ISBN  1-85260-163-9
  • Боевой самолет Джейн времен Второй мировой войны. Лондон. Studio Editions Ltd, 1989 г. ISBN  0-517-67964-7
  • Кей, Энтони, Разработка немецких реактивных двигателей и газовых турбин 1930–1945 гг., Эйрлайф Паблишинг, 2002, ISBN  9781840372946

внешняя ссылка