BMW 003
Дизайн і розробка
ред.Практичність реактивного руху була продемонстрована в Німеччині на початку 1937 року Гансом фон Охайном, який працював з компанією Heinkel . Визнаючи потенціал винаходу, Міністерство авіації Рейху ( нім. Reichsluftfahrtministerium , скорочено RLM) спонукали німецьких виробників авіаційних двигунів розпочати власні програми розробки реактивних двигунів, пропонуючи контракти Junkers і BMW на двигун потужністю 1 520 lb (690 kg) тяги . [2]
Розробка BMW 003 почалася як проект Brandenburgische Motorenwerke (Бранденбурзький моторний завод, відомий як «Брамо») під керівництвом Германа Остріха, якому присвоєно позначення RLM 109-003 (з використанням префікса RLM «109-», спільного для всіх проектів реактивних і ракетних двигунів). Bramo також розробляв інший турбореактивний двигун, 109-002. У 1939 році BMW викупив Bramo, і в результаті придбання отримав обидва проекти двигунів. 109-002 мав дуже складну конструкцію компресора з протилежним обертанням, призначену для усунення крутного моменту, але від нього відмовилися на користь простішого двигуна, який, зрештою, мав достатньо проблем у розробці.
Будівництво почалося наприкінці того ж року, і двигун вперше запрацював у серпні 1940 року, [3] але виробляв лише 330 lb (150 kg) тяги, це лише половина бажаного. [4] Перші льотні випробування відбулися в середині 1941 року під корпусом випробувального літака Messerschmitt Bf 110 . Однак проблеми, настільки затримували програму, що планер прототипу Me 262 V1 (перший літак, який мав використовувати двигун) був готовий до льотних випробувань, для нього не було доступних силових установок, і він фактично почав льотні випробування з додатковим, звичайним поршневим двигуном Junkers Jumo 210 в носі. Лише в листопаді 1941 року Me 262 V1 почали використовувати двигуни BMW, обидва вийшли з ладу під час випробувань. [5] Прототип літака повинен був повернутися на аеродром на потужності поршневого двигуна, який ще був встановлений. [6] [7]
Для Me 262 від загального використання силової установки BMW відмовилися, за винятком двох експериментальних зразків літака, відомих як Me 262 A-1b. Кілька тестових зразків Messerschmitt Me 262 A-1b використовували більш пізню версію реактивного двигуна 003, зафіксувавши офіційну максимальну швидкість 500 миль/год (800 км/год) . У серійній версії Me 262A-1a використовувався конкуруючий Jumo 004, більша вага якого вимагала стрілоподібності крил, щоб перемістити центр ваги в правильне положення. Робота над 003 все одно тривала, і до кінця 1942 року його зробили набагато потужнішим і надійнішим. Удосконалений двигун пройшов льотні випробування на літаку Junkers Ju 88 у жовтні 1943 року і, нарешті, був готовий до масового виробництва в серпні 1944 року. Готові двигуни заслужили репутацію ненадійних; час між капітальними ремонтами (технічно, не TBO ) становив близько 50 годин. [8] (Конкуруючі Jumo 004 мали від тридцяти до п’ятдесяти, і, можливо, мали навіть десять. ) [8] Протягом 1944 року надійність 003 підвищилася, що зробило його придатною силовою установкою для конструкцій авіаційної рами, яка конкурувала за контракт з <i id="mwSQ">Jägernotprogramm</i> на виробництво легких винищувачів. який виграв дизайн Heinkel He 162 Spatz .
Серед розробок двигуна був 003C, який підняв тягу до 900 kg (2 000 lb) — у тому ж класі тяги, що й конкурент Jumo 004B, але приблизно на 136 кг/300 фунтів менший за вагою; і 003D, що підняло його майже до 1 100 kg (2 400 lb), [9] який додав один додатковий ступінь компресора крім семи попередніх конструкцій і додатковий ступінь турбіни [10] з тягово-ваговим відношенням 16,58 Н/кг для 003D при лише 1 431 lb (649 kg), що приблизно на 30% більше, ніж 1,288 lbf/lb (12,63 N/kg) для 950-kilogram (2 090 lb) Heinkel HeS 011 A.
Лише два літаки німецького виробництва використовували 003. Першим був Heinkel He 162 A Spatz (оскільки конкурс дизайну легких винищувачів Volksjäger передбачав його використання) [11], при цьому Spatz використовував версію 003E, розроблену з підфюзеляжними точками кріплення, щоб дозволити встановити його на фюзеляжі літака. Іншим був чотиримоторний варіант розвідника-бомбардувальника Arado Ar 234 C, який був розроблений для використання того, цього двигуна як "більш доступного" [12], незважаючи на його первинне призначення для He 162A.
BMW 003 виявився дешевшим по матеріалам, ніж власний 801 радіальний, 12,000 ℛℳ до 40,000 ℛℳ і дешевше, ніж двигун Junkers Jumo 213 з перевернутим поршнем V12 за 35,000 ℛℳ, але трохи дорожче, ніж конкуруючий Junkers Jumo 004 10,000 ℛℳ . [13] Крім того, 004 потребувало лише 375 годин для побудови (включаючи виготовлення, складання та доставку), у порівнянні з 1400 для 801. [14] У Кольбермурі, місці розташування двигунобудівного заводу Heinkel - Hirth, місія Феддена під керівництвом сера Роя Феддена виявила, що виробництво реактивних двигунів є простішим і вимагає меншої кваліфікації робочої сили та менш складного інструменту, ніж виробництво поршневих двигунів; фактично більшість виготовлення порожнистих турбінних лопатей і роботи з листовим металом на реактивних двигунах можна виконати за допомогою інструментів, які використовуються для виготовлення панелей кузова автомобіля. [15] Термін служби камер згоряння оцінювався в 200 годин. [8]
BMW 003 використовував майже той самий метод запуску, що й його дещо потужніший конкурент Jumo 004: один із двотактних двигунів Норберта Ріделя потужністю 10 к.с., встановлених у впускному отворі двигуна як механічна ДСУ, щоб запустити центральний двигун 003 вал обертається для роботи.
Оновлення «змішаної потужності».
ред.На одну з останніх версій двигуна встановлювали невеликий ракетний двигун ( BMW 109-718 ) ззаду і зазвичай трохи вище вихлопу двигуна, що додало приблизно 1 250 kg (2 760 lb) тяги кожен протягом трьох-п’яти хвилин для відриву від землі та коротких ривків. [16] У цій конфігурації він був відомий як BMW 003R і був випробуваний, хоча і з деякими серйозними проблемами з надійністю, на окремих прототипах для модернізованих моделей Me 262 (Me 262C-2b Heimatschützer), [17] і He 162 (He 162E). Обидва прототипи здійснили політ на гібридній реактивно-ракетній потужності протягом березня 1945 року [17], хоча в записах не зазначено результати випробувань з 162E.
Було виготовлено лише близько 500 екземплярів BMW 003 [13] , але післявоєнна місія Феддена оцінила, що загальне виробництво реактивних двигунів у Німеччині до середини 1946 року могло досягти 100 000 одиниць на рік або навіть більше. [8]
003 призначався для експорту в Японію, але робочі зразки двигуна так і не були поставлені. Натомість японські інженери використали креслення та фотографії двигуна для розробки свого турбореактивного двигуна Ishikawajima Ne-20 .
Турбовальна розробка
ред.003 було обрано як основу для проекту розробки газової турбіни для очікуваної потреби німецьких військових у тому, що сьогодні називається турбовальною силовою установкою для різноманітних потреб — цей проект отримав назву GT 101, використовуючи осьовий турбореактивний двигун 003 як вихідну точку. в середині листопада 1944 р. Його первісна мета полягала в тому, щоб переробити двигун танка Panther з турбовальною силовою системою, здатною розвивати до 1150 к.с. корисої потужності на валу, на трансмісію БТР з вагою двигуна лише 990 lb (450 kg), що дає йому 27 к.с./тонну — трохи більше ніж у два рази більше, ніж оригінальний поршневий двигун Maybach V12, що працює на бензині. [18]
Післявоєнне використання
ред.Після війни два захоплених 003 використовували прототип першого радянського реактивного літака МіГ-9 . Креслення двигунів BMW були захоплені радянськими військами як на заводі в Басдорфі-Цюльсдорфі поблизу Берліна, так і на сумнозвісному заводі рабської праці Mittelwerk поблизу Нордхаузена . Виробництво 003 було налагоджено на «Червоному Жовтні» ГАЗ 466 ( Горьківський автомобільний завод, або Горьківський автомобільний завод ) у Ленінграді та в Кузнєцові на КМПО, де двигун випускався серійно з 1947 року під позначенням РД-20 ( реактивний двигун, або «реактивний привід»). [19]
Після окупації Німеччини союзниками Марсель Дассо допоміг Герману Остріху переїхати з американської зони окупованої Німеччини у французьку зону . За кілька років він працював у Voisin, підрозділі SNECMA, французької державної компанії з виробництва авіаційних двигунів. Використовуючи базову конструкцію 003, він виготовив більший реактивний двигун Atar, який оснащував винищувачі Dassault Ouragan, Dassault Mirage III і Mystère . [20]
Варіанти
ред.Дані: Авіаційні двигуни світу 1946 року [21] та аналіз конструкції турбореактивного літака BMW 003 майора Рудольфа С. Шульте, керівника проекту, розробки турбореактивних двигунів і газових турбін, штаб-квартира ВПС США [22]
- BMW 003A-1 (TL 109-003)
- Прототип, 0,01 kN (1,320 lbf) / 8000 об / хв / рівень моря, вага 609 кг (1,342 фунт).
- BMW 003A-2 (TL 109-003)
- Початковий варіант виробництва, 0,01 kN (1,760 lbf) / 9500 об/хв / рівень моря.
- BMW 003C (TL 109-003)
- Покращена конструкція, зменшена вага А-2, 0,01 kN (1,980 lbf), дорівнює Jumo 004B) / 9500 об/хв / рівень моря
- BMW 003D (TL 109-003)
- Покращений дизайн C, 0,01 kN (2,420 lbf) / 10 000 об / хв / рівень моря, вага 649 кг (1430 фунт) [301 кг/664 фунтів легше, ніж HeS 011], до кожного додаткового ступеня компресора та турбіни додано для більшої тяги, лише подовжуючи двигун на303 mm (11+15⁄16 in) загалом порівняно з A-2.
- BMW 003E
- З брюшними точками кріплення для використання на фюзеляжі на Heinkel He 162 і Henschel Hs 132 .
- BMW 003R (TLR 109-003)
- Турбореактивний двигун підтипу A-2 з ракетою на рідкому паливі BMW 109-718 (номер силової установки RLM 109-718), постійно закріпленою над випускним соплом реактивного двигуна, що працює на гіперголічній комбінації R-stoff (він же Tonka або TONKA-250, 50% триетиламіну та 50% ксилідину ) для палива та SV-Stoff (він же RFNA пропеленти: 94% HNO 3, 6% N 2 O 4 ) окислювач під кодовою назвою Salbei (шавлія). R створив комбіновану тягу 0,02 kN (4,510 lbf) протягом 3 хвилин.
Додатки
ред.- Прототипи Arado Ar 234 V6, V8 і Ar 234C (використано чотири двигуни)
- Heinkel He 162 (однореактивний двигун)
- Junkers Ju 287 (два двигуни використовуються для Ju 287 V2, шість двигунів використовуються для V3 і Ju 287A-1)
- Messerschmitt Me 262 (тільки тестова версія A-1b і експериментальний двомоторний перехоплювач Heimatschützer II BMW 003R – усі двомоторні)
Технічні характеристики (BMW 003A-2)
ред.General characteristics
ред.- Type: axial flow turbojet
- Length: 360 cm (143 in)
- Diameter: 69 cm (27.2 in)
- Dry weight: 623.7 kg (1,375 lb)
Components
ред.- Compressor: 7-stage axial
- Combustors: 1 annular
- Turbine: single-stage axial
- Fuel type: J-2 diesel fuel or gasoline
- Oil system: Pressure feed at 586 kPa (85 psi), dry sump with 4 scavenge pumps with annular tank and cooler, using oil grade 163 S.U. secs (35 cSt) (D.T.D 44D) at 38 °C (100 °F)
Performance
ред.- Maximum thrust: 7.8 kN (1,760 lbf) at 9,500 rpm at sea level for takeoff
- Overall pressure ratio: 3.1:1
- Air mass flow: 19.3 kg (42.5 lb)/s at 9,500 rpm
- Turbine inlet temperature: 770 °C (1,418 °F)
- Specific fuel consumption: 40 g/(kN⋅s) (1.4 lb/(lbf⋅h))
- Thrust-to-weight ratio: 1.13
- Normal, static: 6.89 kN (1,550 lbf) / 9,000 rpm / sea level
- Military flight: 6.23 kN (1,400 lbf) / 9.500 rpm / 2,500 m (8,202 ft) / 900 km/h (559 mph; 486 kn)
- Normal, flight: 2.85 kN (640 lbf) / 11,500 rpm / 11,000 m (36,089 ft) / 900 km/h (559 mph; 486 kn)
Список літератури
ред.- ↑ BMW 003 Turbojet Engine. airandspace.si.edu. Процитовано 10 листопада 2021.
- ↑ Christopher, John. The Race for Hitler's X-Planes (The Mill, Gloucestershire: History Press, 2013), p.60.
- ↑ Gunston 1989, p.27.
- ↑ Christopher, p.60.
- ↑ Christopher, p.61.
- ↑ Pavelec, Sterling Michael (2007). The Jet Race and the Second World War. Greenwood Publishing Group. ISBN 978-0-275-99355-9.
- ↑ Radinger, Will; Schick, Walter (1996). Me262 (in German). Berlin: Avantic Verlag GmbH. с. 23. ISBN 978-3-925505-21-8.
- ↑ а б в г Christopher, p.76.
- ↑ Schulte, Rudolph C. (1946). Design Analysis of BMW 003 Turbojet - "Gas Turbine Units Developed by BMW - Model Designation: BMW 003D". legendsintheirowntime.com. United States Army Air Force - Turbojet and Gus Turbine Developments, HQ, AAF. Архів оригіналу за 29 вересня 2018. Процитовано 3 вересня 2016.
Static SL thrust 2,420 lb @ 10,000 rpm
- ↑ Christopher, p.73.
- ↑ Christopher, John. The Race for Hitler's X-Planes (The Mill, Gloucestershire: History Press, 2013), p.145.
- ↑ Christopher, pp.73–74.
- ↑ а б Christopher, p.74.
- ↑ Christopher, p.75.
- ↑ Christopher, pp.74–75.
- ↑ Christopher, p.124.
- ↑ а б Christopher, p.125.
- ↑ Kay, Antony (2002). German Jet Engine and Gas Turbine Development 1930-1945. Shrewsbury, UK: Airlife Publishing. ISBN 9781840372946.
- ↑ Albrecht, Ulrich (1994). The Soviet Armaments Industry. Routledge. ISBN 978-3-7186-5313-3.
- ↑ von Wogau, Karl (2004). The Path to European Defence. Maklu. ISBN 978-90-6215-923-9.
- ↑ Wilkinson, Paul H. (1946). Aircraft Engines of the world 1946. London: Sir Isaac Pitman & Sons. с. 300—301.
- ↑ Schulte, Rudolph C. (1946). Design Analysis of BMW 003 Turbojet. legendsintheirowntime.com. United States Army Air Force - Turbojet and Gus Turbine Developments, HQ, AAF. Архів оригіналу за 29 вересня 2018. Процитовано 3 вересня 2016.
BMW 003 | |
---|---|
BMW 003 в Luftwaffenmuseum der Bundeswehr. | |
Тип | Турбореактивний двигун |
Походження | Німеччина |
Виробник | BMW |
Розробник | BMW |
Перший запуск | Серпень 1940 року |
Галузі використання | Heinkel He 162 Arado Ar 234 Blitz |
Кількість | 3500 |