БМВ 003
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2011 г. ) |
| БМВ 003 | |
|---|---|
| |
| Двигатель BMW 003 в Музее ВВС Бундесвера . Поток воздуха слева направо. | |
| Тип | Турбореактивный двигатель |
| Национальное происхождение | Германия |
| Производитель | BMW |
| Первый запуск | август 1940 г. |
| Основные приложения | Хейнкель Хе 162 |
| Количество построенных | 3,500 |
| Развитый в | БМВ 018 БМВ ГТ 101 SNECMA Атар |
BMW 003 (полное обозначение RLM 109-003 ) — один из первых осевых турбореактивных двигателей, производившихся компанией BMW AG в Германии во время Второй мировой войны . 003 и Junkers Jumo 004 были единственными немецкими турбореактивными двигателями, которые начали производиться во время Второй мировой войны.
Работа над проектом BMW 003 началась раньше, чем его современник Jumo 004, но длительные проблемы с разработкой привели к тому, что BMW 003 был запущен в производство гораздо позже, и проекты самолетов, которые были разработаны с учетом этого варианта, были переработаны с использованием двигателя BMW 003. Вместо этого силовая установка Jumo. Самым известным примером этого стал Мессершмитт Ме 262 , который использовал 003 в двух прототипах V-серии и в двух экспериментальных самолетах А-1b. Единственными серийными самолетами, использовавшими BMW 003, были Heinkel He 162 и более поздние четырехмоторные версии Arado Ar 234 серии C.
В Германии было построено около 3500 двигателей BMW 003, но лишь немногие из них когда-либо устанавливались на самолеты. [ 1 ] Двигатель также лег в основу разработки турбореактивных двигателей в Японии во время войны и в Советском Союзе после войны. Более крупной модификацией был BMW 018 , но к концу войны было построено только три прототипа.
Проектирование и разработка
[ редактировать ]Практичность реактивного движения была продемонстрирована в Германии в начале 1937 года Гансом фон Охайном, работавшим с компанией Heinkel . Признавая потенциал изобретения, министерство авиации Рейха ( нем . Reichsluftfahrtministerium , сокращенно RLM) призвало немецких производителей авиационных двигателей начать свои собственные программы разработки реактивных двигателей, предложив контракты как Junkers, так и BMW на двигатель мощностью 1520 фунтов (690 фунтов). кг) статическая тяга . [ 2 ]
BMW 003 начал разработку как проект Brandenburgische Motorenwerke ( Бранденбургский моторный завод, известный как « Брамо ») под руководством Германа Остриха и получил обозначение RLM 109-003 (с использованием префикса RLM «109-», обычного для все проекты реактивных и ракетных двигателей). Брамо также разрабатывал еще один турбореактивный двигатель - 109-002. В 1939 году BMW выкупила Bramo и в результате приобретения получила оба проекта двигателей. Модель 109-002 имела очень сложную противоположного вращения конструкцию компрессора , предназначенную для устранения крутящего момента , но от нее отказались в пользу более простого двигателя, который, в конце концов, имел достаточно собственных проблем при разработке.
Строительство началось в конце того же года, а двигатель впервые заработал в августе 1940 года. [ 3 ] но создавал тягу всего 330 фунтов (150 кг), что вдвое меньше желаемого. [ 4 ] Первые летные испытания состоялись в середине 1941 года и были установлены под планером испытательного стенда Messerschmitt Bf 110 . Однако проблемы продолжались, что привело к такой задержке программы, что, хотя прототип планера Me 262 V1 (первый самолет, предназначенный для использования этого двигателя) был готов к летным испытаниям, для него не было доступных силовых установок, и он фактически начал летные испытания с дополнительный обычный поршневой двигатель Junkers Jumo 210 в носовой части. Лишь в ноябре 1941 года Me 262 V1 эксплуатировался с двигателями BMW, оба из которых вышли из строя во время испытаний. [ 5 ] Самолет-прототип должен был вернуться на аэродром на мощности поршневого двигателя, который еще был установлен. [ 6 ] [ 7 ]
В Me 262 отказались от общего использования силовой установки BMW, за исключением двух экспериментальных образцов самолета, известного как Me 262 A-1b. В нескольких построенных испытательных экземплярах Messerschmitt Me 262 A-1b использовалась более развитая версия самолета 003, максимальная скорость которой составила 500 миль в час (800 км/ч). Серийная версия Me 262A-1a использовала конкурирующий Jumo 004, больший вес которого требовал стреловидности крыльев назад, чтобы переместить центр тяжести в правильное положение. Тем не менее работа над 003 продолжалась, и к концу 1942 года он стал гораздо более мощным и надежным. Усовершенствованный двигатель прошел летные испытания на Junkers Ju 88 в октябре 1943 года и был окончательно готов к серийному производству в августе 1944 года. Готовые двигатели заслужили репутацию ненадежных; Время между капитальными ремонтами (технически не ТБО ) составляло около 50 часов. [ 8 ] (У конкурирующих Jumo 004 было от тридцати до пятидесяти, а возможно, их было всего десять.) [ 8 ] К 1944 году надежность модели 003 улучшилась, что сделало ее подходящей силовой установкой для конструкций планера, конкурирующих за Jägernotprogramm программы контракт на производство легких истребителей . Победителем стал самолет Heinkel He 162 Spatz .
Разработки двигателя включали двигатель 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 по весу; и 003D, который поднял его почти до 1100 кг (2400 фунтов), [ 9 ] в результате чего была добавлена одна дополнительная ступень компрессора помимо семи предыдущих конструкций и дополнительная ступень турбины, [ 10 ] с тяговооруженностью 16,58 Н/кг для 003D при массе всего 1431 фунт (649 кг), что примерно на 30% больше, чем показатель 1,288 фунт - сила/фунт (12,63 Н/кг) для 950-килограммовой модели ( 2090 фунтов) Heinkel HeS 011 A.
Только два немецких серийных самолета использовали 003. Первым был Heinkel He 162 A Spatz (поскольку конкурс проектов легких истребителей Volksjäger требовал его использования), [ 11 ] при этом в Spatz используется версия 003E, имеющая подфюзеляжные точки крепления, позволяющие устанавливать его на фюзеляже самолета. Другим был вариант четырехмоторного разведчика-бомбардировщика Arado Ar 234 C, который был разработан для использования того, что должно было стать «более доступным» двигателем. [ 12 ] несмотря на то, что в первую очередь он предназначен для He 162A.
компании 801 BMW 003 оказался дешевле по материалам, чем собственный радиальный , от 12 000 ℛ︁ℳ︁ до 40 000 ℛ︁ℳ︁, и дешевле, чем перевернутый поршневой двигатель Junkers Jumo 213 V12 на 35 000 ℛ︁ℳ︁, но немного дороже, чем конкурирующий Junkers Jumo 0. 04-го — 10 000 ℛ︁ℳ︁. [ 13 ] Более того, на изготовление модели 004 потребовалось всего 375 часов (включая изготовление, сборку и доставку) по сравнению с 1400 часами на 801. [ 14 ] В Колбермуре, где располагался Хейнкель - Хирт завод по производству двигателей , миссия Феддена под руководством сэра Роя Феддена обнаружила, что производство реактивных двигателей проще и требует менее квалифицированной рабочей силы и менее сложных инструментов, чем производство поршневых двигателей; Фактически, большая часть изготовления полых турбинных лопаток и работы с форсунками из листового металла автомобиля может быть выполнена с помощью инструментов, используемых при изготовлении панелей кузова . [ 15 ] Срок службы камер сгорания оценивался в 200 часов. [ 8 ]
В BMW 003 использовался почти тот же метод запуска, что и в его немного более мощном конкуренте Jumo 004: один из Норберта Риделя 10-сильных плоско-двухтактных двигателей , установленный во впускном коллекторе двигателя в качестве механического ВСУ , чтобы получить центральную мощность BMW 003. вал вращается для работы. В послевоенном обзоре BMW 003, написанном американскими военными, говорится, что для «переворачивания» ВСУ Riedel использовался какой-то электростартер, при этом не существует фотографий ни военного времени, ни восстановленных BMW 003, показывающих «D-образную форму». ручка, столь заметная на носах многих сохранившихся в музеях впускных коллекторов Jumo 004. [ 16 ]
Модернизация «смешанной мощности»
[ редактировать ]В одной из поздних версий двигателя был добавлен небольшой ракетный двигатель ( BMW 109-718 ) сзади и обычно чуть выше выхлопной трубы двигателя, что добавляло тягу примерно по 1250 кг (2760 фунтов) каждый на три-пять минут. выключено и короткие перебежки. [ 17 ] В этой конфигурации он был известен как BMW 003R и был испытан, хотя и с некоторыми серьезными проблемами с надежностью, на отдельных прототипах усовершенствованных моделей Me 262 (Me 262C-2b Heimatschützer II [Home Defender II]). [ 18 ] и He 162 (He 162E). Оба прототипа летали на гибридной реактивной/ракетной установке в марте 1945 года. [ 18 ] хотя в записях не указаны результаты испытаний 162E.
Всего было построено около 500 экземпляров BMW 003. [ 13 ] [ нужна проверка ] но послевоенная миссия Феддена подсчитала, что общий объем производства реактивных двигателей в Германии к середине 1946 года мог достичь 100 000 единиц в год или более. [ 8 ]
Модель 003 предназначалась для экспорта в Японию, но рабочие образцы двигателя так и не были поставлены. Вместо этого японские инженеры использовали чертежи поперечного сечения для разработки местного турбореактивного двигателя Исикавадзима Не-20 . [ 19 ]
Разработка турбовала
[ редактировать ]Модель 003 была выбрана в качестве основы для проекта разработки газовой турбины для ожидаемой потребности немецких вооруженных сил в том, что сегодня называется турбовальной силовой установкой для различных нужд. Этот проект получил название GT 101 , в качестве отправной точки использовался осевой турбореактивный двигатель 003. в середине ноября 1944 года. Его первоначальная цель заключалась в том, чтобы переоборудовать танк «Пантера» с турбовальной силовой системой, способной развивать полезную мощность на валу до 1150 л.с., в трансмиссию ББМ , при массе двигателя всего 990 фунтов (450 кг), что дает удельную мощность установленного на Panther 27 л.с. на тонну — чуть более чем в два раза больше, чем у оригинального бензинового поршневого двигателя Maybach V12, . [ 20 ]
Послевоенное использование
[ редактировать ]После войны два трофейных самолета 003 использовались на прототипе первого советского реактивного самолета Микояна-Гуревича МиГ-9 . Чертежи двигателей BMW были конфискованы советскими войсками как на заводе Басдорф-Цюльсдорф недалеко от Берлина, так и на печально известном Миттельверк предприятии рабского труда недалеко от Нордхаузена . Производство 003 было налажено на «Красном Октябре» ГАЗ 466 ( Горьковский автомобильный завод) в Ленинграде и в Кузнецове по КМПО, где двигатель серийно выпускался с 1947 года под обозначением РД-20 ( реактивный). двигатель , или «реактивный привод»). [ 21 ]
После оккупации Германии союзниками Марсель Дассо помог Герману Остриху перебраться из американской зоны оккупированной Германии во французскую зону . В течение нескольких лет он работал в Voisin , подразделении SNECMA , французской государственной компании по производству авиационных двигателей. Используя базовую конструкцию 003, он создал более крупный реактивный двигатель Atar Dassault Ouragan , Dassault Mirage III и Mystère . , который использовался на истребителях [ 22 ]
Варианты
[ редактировать ]Данные из: Авиационные двигатели мира, 1946 г. [ 23 ] и анализ конструкции турбореактивного двигателя BMW 003, проведенный майором Рудольфом Шульте, руководителем проекта, отдел разработки турбореактивных двигателей и газовых турбин, штаб-квартира USAAF. [ 24 ]
- БМВ 003А-1 (ТЛ 109-003)
- Прототип, 5,87 кН (1320 фунтов силы) / 8000 об/мин / уровень моря, вес 609 кг (1342 фунта).
- БМВ 003А-2 (ТЛ 109-003)
- Первоначальный серийный вариант, 7,83 кН (1760 фунтов силы) / 9500 об / мин / уровень моря.
- БМВ 003C (TL 109-003)
- Улучшенная конструкция, уменьшенный вес А-2, 8,81 кН (1980 фунтов силы), что соответствует Jumo 004B) / 9500 об/мин / уровень моря.
- БМВ 003D (TL 109-003)
- Усовершенствованная конструкция 003C, 10,76 кН (2420 фунтов силы) / 10 000 об/мин / уровень моря, вес 649 кг (1430 фунтов) [на 301 кг/664 фунта легче, чем HeS 011], добавлен только один дополнительный компрессор и ступень турбины для более высокой тяги. удлинение двигателя за счет Общий размер 303 мм ( 11 + 15 ⁄ дюйма ) по сравнению с А-2.
- БМВ 003Е
- С подфюзеляжными точками крепления для использования наверху фюзеляжа на Heinkel He 162 и Henschel Hs 132 .
- БМВ 003Р (TLR 109-003)
- ТРД подтипа 003А-2 с жидкотопливной ракетой BMW 109-718 (номер силовой установки РЛМ 109-718), стационарно закрепленной над реактивным выхлопным соплом, работающей на гиперголической комбинации R-stoff (она же Тонка или ТОНКА-250, 50 % триэтиламина и 50 % ксилидина ) для топлива и СВ-Стофф (он же порох RFNA : 94 % HNO 3 , 6 % N 2 O 4 ) окислитель под кодовым названием Салбей (шалфей). Модель 003R обеспечивала комбинированную тягу 20,06 кН (4510 фунтов силы) в течение 3 минут.
Приложения
[ редактировать ]- Прототипы Arado Ar 234 V6, V8 и Ar 234C (использовано четыре двигателя)
- Heinkel He 162 (однореактивный двигатель)
- Junkers Ju 287 (два двигателя использовались для Ju 287 V2, шесть двигателей - для V3 и Ju 287A-1)
- Messerschmitt Me 262 (только тестовая версия A-1b и экспериментальный двухмоторный перехватчик Heimatschützer II с двигателем BMW 003R - все двухмоторные)
Технические характеристики (БМВ 003А-2)
[ редактировать ]Данные авиационных двигателей мира 1946 г. [ 23 ]
Общие характеристики
- Тип: с осевым потоком турбореактивный
- Длина: 360 см (143 дюйма)
- Диаметр: 69 см (27,2 дюйма)
- Сухой вес: 623,7 кг (1375 фунтов)
Компоненты
- Компрессор: 7-ступенчатый осевой
- Камеры сгорания : 1 кольцевая
- Турбина : одноступенчатая осевая
- Тип топлива: J-2 дизельное топливо или бензин.
- Масляная система: подача под давлением 586 кПа (85 фунтов на квадратный дюйм), сухой картер с 4 продувочными насосами с кольцевым баком и охладителем, использование масла марки 163 SU с (35 сСт ) ( DTD 44D ) при 38 °C (100 °F).
Производительность
- Максимальная тяга : 7,8 кН (1760 фунтов силы) при 9500 об/мин на уровне моря при взлете.
- 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 фунта/(фунт-сила⋅ч))
- Тяговооруженность : 1,13
- Нормальный, статический: 6,89 кН (1550 фунтов силы) / 9000 об/мин / уровень моря.
- Военный полет: 6,23 кН (1400 фунтов силы) / 9500 об / мин / 2500 м (8202 фута) / 900 км / ч (559 миль в час; 486 узлов)
- Нормальный полет: 2,85 кН (640 фунтов силы) / 11 500 об / мин / 11 000 м (36 089 футов) / 900 км / ч (559 миль в час; 486 узлов)
См. также
[ редактировать ]Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
Примечания
[ редактировать ]- ^ «Турбореактивный двигатель BMW 003» . airandspace.si.edu . Проверено 10 ноября 2021 г.
- ^ Кристофер, Джон. Гонка за гитлеровскими X-самолетами (The Mill, Глостершир: History Press, 2013), стр.60.
- ^ Ганстон 1989, стр.27.
- ^ Кристофер, стр.60.
- ^ Кристофер, стр.61.
- ^ Павелец, Стерлинг Майкл (2007). Реактивная гонка и Вторая мировая война . Издательская группа Гринвуд. ISBN 978-0-275-99355-9 .
- ^ Рэдингер, Уилл; Шик, Уолтер (1996). Me262 (на немецком языке) . Берлин: Avantic Verlag GmbH. п. 23. ISBN 978-3-925505-21-8 .
- ^ Jump up to: а б с д Кристофер, стр.76.
- ^ Шульте, Рудольф К. (1946). «Анализ конструкции BMW 003 Turbojet - «Газотурбинные установки, разработанные BMW - Обозначение модели: BMW 003D» » . Legendsintheirowntime.com . ВВС США - Разработка турбореактивных двигателей и турбин, штаб-квартира, AAF. Архивировано из оригинала 29 сентября 2018 года . Проверено 3 сентября 2016 г.
Статическая тяга SL 2420 фунтов при 10 000 об/мин.
- ^ Кристофер, стр.73.
- ^ Кристофер, Джон. Гонка за гитлеровскими X-самолетами (The Mill, Глостершир: History Press, 2013), стр.145.
- ^ Кристофер, стр. 73–74.
- ^ Jump up to: а б Кристофер, стр.74.
- ^ Кристофер, стр.75.
- ^ Кристофер, стр. 74–75.
- ^ Шульте, Рудольф К. (1946). «Анализ конструкции BMW 003 Turbojet – «Запуск двигателя» » . Legendsintheirowntime.com . Военно-воздушные силы США - Разработка турбореактивных двигателей и турбин, штаб-квартира, AAF. Архивировано из оригинала 29 сентября 2018 года . Проверено 3 сентября 2016 г.
Порядок запуска следующий: пусковой двигатель запускается замыканием электропраймера, затем зажигание турбореактивного двигателя и зажигание и электростартер двигателя Риделя включаются (этот двигатель можно запустить и вручную, потянув за трос). После достижения агрегатом Риделя частоты вращения около 300 об/мин он автоматически включает вал компрессора турбореактивного двигателя. Примерно при 800 об/мин пускового двигателя включается пусковой топливный насос, а при 1200 об/мин - основное (J-2) топливо. Стартер остается включенным до тех пор, пока турбореактивный двигатель не достигнет 2000 об/мин, при этом стартер и пусковое топливо отключаются, турбореактивный двигатель быстро разгоняется до номинальной скорости 9500 об/мин на топливе J-2.
- ^ Кристофер, стр.124.
- ^ Jump up to: а б Кристофер, стр.125.
- ^ Эдвин 2009, с. 312-314.
- ^ Кей, Энтони (2002). Разработка немецких реактивных двигателей и газовых турбин, 1930-1945 гг . Шрусбери, Великобритания: Издательство Airlife. ISBN 9781840372946 .
- ^ Альбрехт, Ульрих (1994). Советская военная промышленность . Рутледж. ISBN 978-3-7186-5313-3 .
- ^ фон Вогау, Карл (2004). Путь к европейской обороне . Маклу. ISBN 978-90-6215-923-9 .
- ^ Jump up to: а б Уилкинсон, Пол Х. (1946). Авиационные двигатели мира 1946 года . Лондон: сэр Исаак Питман и сыновья. стр. 300–301.
- ^ Шульте, Рудольф К. (1946). «Анализ конструкции BMW 003 Turbojet» . Legendsintheirowntime.com . ВВС США - Разработка турбореактивных двигателей и турбин, штаб-квартира, AAF. Архивировано из оригинала 29 сентября 2018 года . Проверено 3 сентября 2016 г.
Библиография
[ редактировать ]- Уилкинсон, Пол Х. (1946). Авиационные двигатели мира 1946 года . Лондон: сэр Исаак Питман и сыновья. стр. 300–301.
- Дайер, Эдвин М. (2009). Японские секретные проекты, экспериментальные самолеты IJA и IJN 1939-1945 гг . Мидленд Паблишинг, 2009 г., ISBN 9781857803174
- Ганстон, Билл. Всемирная энциклопедия авиационных двигателей . Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 1989 год. ISBN 1-85260-163-9
- Боевые самолеты Джейн времен Второй мировой войны . Лондон. Studio Editions Ltd, 1989. ISBN 0-517-67964-7
- Кей, Энтони, Разработка немецких реактивных двигателей и газовых турбин в 1930–1945 гг. , Airlife Publishing, 2002 г., ISBN 9781840372946
Внешние ссылки
[ редактировать ]