BMW 003

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BMW 003
Motor BMW 003 en el Luftwaffenmuseum der Bundeswehr . Flujo de aire de L a R.
Tipo	Turborreactor
Origen nacional	Alemania
Fabricante	BMW
Primera ejecución	Agosto de 1940
Aplicaciones principales	Heinkel He 162
Número construido	3.500
Desarrollado en	BMW 018 BMW GT 101 SNECMA Atar

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 producción durante la Segunda Guerra Mundial.

El diseño del BMW 003 había comenzado antes que el de su contemporáneo, el Jumo 004, pero los problemas de desarrollo prolongados 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 reequipados con el motor Jumo. El caso más famoso de esto 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 versiones posteriores de la serie C, con cuatro motores, del Arado Ar 234 .

En Alemania se construyeron unos 3.500 motores BMW 003, pero muy pocos se instalaron en aviones. ^[1] El motor también sirvió de base para el desarrollo de turborreactores en Japón durante la guerra y en la Unión Soviética después de la misma. Un derivado más grande fue el BMW 018 , pero al final de la guerra solo se habían construido tres prototipos.

La viabilidad de la propulsión a reacción había sido demostrada en Alemania a principios de 1937 por Hans von Ohain, trabajando con la empresa Heinkel . Reconociendo el potencial de la invención, el Ministerio del Aire del Reich ( en alemán : Reichsluftfahrtministerium , abreviado RLM) alentó a los fabricantes de motores de aviación de Alemania a comenzar sus propios programas de desarrollo de motores a reacción, ofreciendo contratos tanto a Junkers como a BMW para un motor capaz de desarrollar 1520 lb (690 kg) de empuje estático . ^[2]

El desarrollo del BMW 003 comenzó como un proyecto de la Brandenburgische Motorenwerke ( Bramo ) , bajo la dirección de Hermann Östrich y se le asignó la designación RLM 109-003 (utilizando el prefijo "109-" de la 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, en la adquisición, obtuvo ambos proyectos de motor. El 109-002 tenía un diseño de compresor contrarrotante muy sofisticado destinado a eliminar el par motor , pero fue abandonado en favor del motor más simple, que al final demostró tener suficientes problemas de desarrollo propios.

La construcción comenzó a finales de ese mismo año y el motor funcionó por primera vez en agosto de 1940, ^[3] pero produjo solo 330 lb (150 kg) de empuje, justo la mitad de lo deseado. ^[4] La primera prueba de vuelo tuvo lugar a mediados de 1941, montado debajo de un fuselaje de banco de pruebas Messerschmitt Bf 110. Sin embargo, los problemas continuaron, retrasando tanto el programa que, si bien el fuselaje del prototipo Me 262 V1 (el primer avión destinado a usar el motor) estaba listo para las pruebas de vuelo, no había plantas motrices disponibles para él y, de hecho, comenzaron las pruebas de vuelo con un motor de pistón Junkers Jumo 210 convencional suplementario en el morro. No fue hasta noviembre de 1941 que el Me 262 V1 voló con motores BMW, que fallaron durante la prueba. ^[5] El avión prototipo tuvo que regresar al aeródromo con la potencia del motor de pistón, que todavía estaba instalado. ^{[6] [7]}

El uso general del motor BMW fue abandonado para el Me 262, a excepción de dos ejemplares experimentales del avión conocido como Me 262 A-1b. Los pocos ejemplares de prueba Messerschmitt Me 262 A-1b construidos utilizaron la versión más desarrollada del jet 003, registrando una velocidad máxima oficial de 500 mph (800 km/h). La versión de producción Me 262A-1a utilizó el Jumo 004 de la competencia, cuyo mayor peso requería que las alas se inclinaran hacia atrás para mover el centro de gravedad a la posición correcta. El trabajo en el 003 continuó de todos modos, y a fines de 1942 se había hecho mucho más potente y confiable. 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 completos se ganaron una reputación de poco confiables; el tiempo entre revisiones importantes (técnicamente no 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 confiabilidad del 003 mejoró, lo que lo convirtió en una planta de energía 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 de la competencia, 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 a las siete de los diseños anteriores, y una etapa de turbina adicional, ^[10] con la 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).

Sólo 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] en el que el Spatz utilizaba una versión 003E, diseñada para tener puntos de montaje ventrales que le permitieran ser montado sobre el fuselaje de un avión. El otro fue la variante de bombardero de reconocimiento de cuatro motores Arado Ar 234 C, que fue diseñada para utilizar lo que se suponía que era el motor "más disponible", ^[12] a pesar de su asignación principal para el He 162A.

El BMW 003 resultó ser más barato en materiales que el radial 801 de la propia empresa , de 12.000  ℛ︁ℳ︁ a 40.000 ℛ︁ℳ︁, y más barato que el motor de pistón V12 invertido Junkers Jumo 213 a 35.000 ℛ︁ℳ︁, pero ligeramente más costoso que el Junkers Jumo 004 de la competencia, de 10.000 ℛ︁ℳ︁. ^[13] Además, el 004 necesitó solo 375 horas para completarse (incluyendo fabricación, ensamblaje y envío), en comparación con las 1.400 del 801. ^[14] En Kolbermoor, ubicación de las fábricas de motores Heinkel - Hirth , la Misión Fedden , dirigida por Sir Roy Fedden , descubrió que la fabricación de motores a reacción era más sencilla 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 turbinas huecas y el trabajo de chapa metálica en los aviones 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]

El BMW 003 utilizaba casi el mismo método de arranque que su competidor ligeramente más potente, el Jumo 004: uno de los motores de dos tiempos de dos cilindros planos de 10 CV de Norbert Riedel , instalado dentro del desviador de admisión del motor como una APU mecánica , para hacer girar el eje central del 003 para su funcionamiento. Una revisión posterior a la guerra del BMW 003 escrita por militares estadounidenses afirmaba que se utilizaba un arranque eléctrico de algún tipo para "hacer girar" la APU de Riedel, sin que existan fotos de BMW 003 de guerra o restaurados que muestren la manija de tracción en "forma de D" tan prominente en las puntas de los desviadores de admisión de muchos Jumo 004 conservados en museos. ^[16]

Una versión posterior 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 los viajes cortos. ^[17] En esta configuración, se conocía como BMW 003R y se probó, aunque con algunos problemas graves 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 energía híbrida de jet/cohete durante marzo de 1945, ^[18] aunque los registros no indican los resultados de las pruebas con el 162E.

Sólo se construyeron alrededor de 500 ejemplares del BMW 003, ^{[13] [ verificación necesaria ],} pero la Misión Fedden estimó después de la guerra que la producción total de motores a reacción alemanes a mediados de 1946 podría haber alcanzado las 100.000 unidades al año, o más. ^[8]

El 003 estaba destinado a ser exportado 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 autóctono, el Ishikawajima Ne-20 . ^[19]

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 turborreactor de flujo axial 003 como punto de partida a mediados de noviembre de 1944. Su propósito original habría sido volver a motorizar el tanque Panther con un sistema de potencia basado en turboeje capaz de generar una potencia nominal de eje utilizable de hasta 1150 PS en el tren motriz de un AFV , desde un peso del motor de solo 990 lb (450 kg), lo que le da una relación potencia-peso de 27 hp/tonelada, un poco más del doble del factor que proporcionaba el motor de pistón Maybach V12 original a gasolina del Panther . ^[20]

Después de la guerra, dos 003 capturados impulsaron el prototipo del primer avión a reacción soviético , el Mikoyan-Gurevich MiG-9 . Las fuerzas soviéticas habían confiscado planos de motores BMW tanto de la planta de Basdorf-Zühlsdorf cerca de Berlín como de la famosa instalación de trabajo esclavo Mittelwerk cerca de Nordhausen . La producción del 003 se estableció en la "Octubre Rojo" GAZ 466 ( Gorkovsky Avtomobilny Zavod , o Planta de Automóviles Gorki) en Leningrado y en Kuznetsov a lo largo de KMPO, donde el motor se produjo en masa a partir de 1947 bajo la designación RD-20 ( reactivnyi dvigatel , o "motor 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, 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, de mayor tamaño , que propulsó los cazas Dassault Ouragan , Dassault Mirage III y Mystère . ^[22]

Datos de: Motores de aeronaves del mundo 1946 ^[23] y Análisis de diseño del turborreactor BMW 003 por el mayor Rudolph C Schulte, oficial de proyectos, desarrollos de turborreactores y turbinas de gas, sede, 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 (1.342 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, peso reducido 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], se agregó un compresor adicional y una etapa de turbina para un mayor empuje, alargando el motor solo 303 mm ( 11+15 ⁄ 16  pulgadas) en general en comparación con el A-2.

BMW 003E

Con puntos de montaje ventrales para uso en la parte superior del fuselaje, en el Heinkel He 162 y Henschel Hs 132 .

BMW 003R (TLR 109-003)

Un turborreactor del subtipo 003A-2 con un cohete de combustible líquido BMW 109-718 (número de motor RLM 109-718) fijado permanentemente sobre la tobera de escape del reactor, que funcionaba con una combinación hipergólica de R-stoff (también conocido como Tonka o TONKA-250, 50% trietilamina y 50 % xilidina ) como combustible y oxidante SV-Stoff (también conocido como propelentes RFNA : 94% HNO3 , 6% N2O4 ₎ , con nombre en código Salbei (salvia). El 003R entregaba un empuje combinado de _{20,06 kN (4510 lbf} ) durante 3 minutos.

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

Datos de Motores de Aviación del Mundo 1946 ^[23]

• Tipo: turborreactor de flujo axial
• Longitud: 360 cm (143 pulgadas)
• Diámetro: 69 cm (27,2 pulgadas)
• Peso en seco: 623,7 kg (1375 lb)

• Compresor: axial de 7 etapas
• Cámaras de combustión : 1 anular
• Turbina : axial de una etapa
• Tipo de combustible: combustible diésel J-2 o gasolina
• Sistema de aceite: Alimentación a presión a 586 kPa (85 psi), cárter seco con 4 bombas de barrido con tanque anular y enfriador, utilizando aceite grado 163 SU secs (35 cSt ) (DTD 44D) a 38 °C (100 °F)

• Empuje máximo : 7,8 kN (1.760 lbf) a 9.500 rpm al nivel del mar para el despegue
• Relación de presión general : 3,1:1
• Flujo de masa de aire: 19,3 kg (42,5 lb)/s a 9.500 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, estática: 6,89 kN (1550 lbf) / 9000 rpm / nivel del mar
• Vuelo militar: 6,23 kN (1.400 lbf) / 9.500 rpm / 2.500 m (8.202 ft) / 900 km/h (559 mph; 486 kn)
• Normal, vuelo: 2,85 kN (640 lbf) / 11.500 rpm / 11.000 m (36.089 ft) / 900 km/h (559 mph; 486 kn)

Desarrollo relacionado

• BMW 018
• BMW GT 101
• Snecma Atar

Motores comparables

• Junkers Jumo 004
• Ishikawajima Ne-20
• Heinkel HeS30
• Metrovick F.2
• Westinghouse J30

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

• 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, aviones experimentales de la 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 

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con BMW 003 .

• Análisis del diseño del turborreactor BMW 003 realizado por el mayor de la USAAF Rudolph Schulte Archivado el 29 de septiembre de 2018 en Wayback Machine