BMW 003

BMW 003
	ドイツ連邦軍博物館にある BMW 003 エンジン。 LからRへのエアフロー。
タイプ	ターボジェット
国籍	ドイツ
メーカー	BMW
最初の実行	1940年8月
主な用途	ハインケル He 162
建造数	3,500
に発展した	BMW 018 ; BMW GT 101 ; SNECMA アタール

BMW 003 (RLM の正式名称は109-003 ) は、第二次世界大戦中にドイツのBMW AGが製造した初期の軸流ターボジェットエンジンです。003 とユンカース Jumo 004は、第二次世界大戦中に生産された唯一のドイツ製ターボジェットエンジンでした。

BMW 003 の設計作業は同時代の Jumo 004 よりも前から始まっていたが、開発上の問題が長引いたため、BMW 003 の生産開始はかなり遅れ、この機体を想定して設計された航空機プロジェクトは Jumo エンジンに換装された。最も有名な例はメッサーシュミット Me 262で、V シリーズのプロトタイプ 2 機と実験的な A-1b 機 2 機に 003 が使用された。BMW 003 を使用した量産機はハインケルHe 162と、後の C シリーズ、アラド Ar 234の 4 発バージョンのみであった。

ドイツでは約3,500台のBMW 003エンジンが製造されたが、航空機に搭載されたのはごくわずかであった。^[1]このエンジンは、戦時中の日本と戦後のソ連におけるターボジェットエンジン開発の基礎にもなった。より大型の派生型はBMW 018であったが、戦争の終わりまでに製造された試作機はわずか3台であった。

設計と開発

ジェット推進の実用性は、1937年初頭にドイツでハインケル社のハンス・フォン・オハインによって実証されていた。この発明の可能性を認識したドイツ航空省（ドイツ語：Reichsluftfahrtministerium、略称RLM）は、ドイツの航空エンジンメーカーに独自のジェットエンジン開発プログラムを開始するよう奨励し、ユンカース社とBMW社に1,520ポンド（690kg）の静推力を発揮するエンジンの契約をオファーした。^[2]

BMW 003 は、ヘルマン・エストリッチの指揮の下、ブランデンブルク自動車工場 (「ブラモ」として知られる)のプロジェクトとして開発が開始され、RLM の名称109-003 (すべてのジェットおよびロケットエンジンプロジェクトに共通する RLM の「109-」接頭辞を使用) が割り当てられた。ブラモは、別のターボジェット 109-002 も開発していた。1939 年に BMW はブラモを買収し、その買収で両方のエンジンプロジェクトを獲得した。109-002 は、トルクを排除することを目的とした非常に洗練された二重反転コンプレッサー設計であったが、より単純なエンジンのために放棄されたが、最終的にはそのエンジン自体の開発上の問題が十分にあることが判明した。

同年後半に建造が始まり、エンジンは1940年8月に初めて稼働したが^[3] 、推力はわずか330ポンド（150 kg）で、目標の半分に過ぎなかった。^{[4]最初の飛行試験は1941年半ばに}メッサーシュミット Bf 110試験機の下に搭載されて行われた。しかし、問題は続き、計画は大幅に遅れ、Me 262 V1 試作機（このエンジンを使用する最初の航空機）は飛行試験の準備が整っていたものの、動力装置がなかったため、実際には機首に補助的な従来型のユンカース Jumo 210ピストンエンジンを搭載した状態で飛行試験が開始された。1941年11月になってようやく Me 262 V1 が BMW エンジンで飛行したが、テスト中に両方とも故障した。^[5]試作機は、まだ搭載されていたピストンエンジンの動力で飛行場に戻らなければならなかった。^[6]^[7]

Me 262では、BMW製エンジンの一般的な使用は断念されたが、Me 262 A-1bとして知られる2機の試験機が例外であった。数機製造されたメッサーシュミット Me 262 A-1bの試験機では、003ジェット機のより発展型が使用され、公式の最高速度は時速500マイル（800キロメートル/時）を記録した。Me 262A-1aの量産型では競合機のユモ004が使用されたが、その重量が大きいため、重心を正しい位置に移動させるために主翼を後退させる必要があった。003の開発はいずれにせよ続行され、1942年後半までにははるかに強力で信頼性の高いものとなった。改良されたエンジンは1943年10月にユンカース Ju 88で飛行試験され、1944年8月にようやく量産準備が整った。完成したエンジンは信頼性が低いという評判で、大規模なオーバーホール（厳密にはTBOではない）の間隔は約50時間であった。^[8]（競合したユモ004は30から50機で、10機ほどしかなかったかもしれない。）^{[8] 1944年までに003の信頼性は向上し、}イェーガーノートプログラムの軽戦闘機生産契約を競う機体設計に適した動力装置となった。この契約はハインケルHe162スパッツ設計が勝ち取った。

エンジンの開発には、推力を 900 kg (2,000 lb) まで上げ、競合する Jumo 004B と同じ推力クラスでありながら、重量が約 136 kg/300 lb 軽い 003C、および推力をほぼ 1,100 kg (2,400 lb) まで上げ、^[9]初期設計の 7 段に加えて圧縮機段を 1 段追加し、タービン段を 1 段追加した 003D があり、^[10]推力重量比は 16.58 N/kg で、重量はわずか 1,431 lb (649 kg) で、 950 kg (2,090 lb) のハインケル HeS 011 A の 1.288 lb _f /lb (12.63 N/kg)より約 30% 重い 003D がありました。

003 エンジンを搭載したドイツの量産機は 2 機のみであった。1 機目はハインケル He 162 Aスパッツ(フォルクスイェーガー軽戦闘機設計コンペでその使用が義務付けられたため) であり、^[11]スパッツは003E バージョンを使用しており、機体の胴体上部に搭載できるように腹部取り付けポイントを持つように設計されていた。もう 1 機は 4 発エンジンのアラド Ar 234 C 偵察爆撃機型であり、主に He 162A に割り当てられていたにもかかわらず、 ^[12]「より利用可能な」エンジンであるはずのものを使用するように設計された。

BMW 003 は、同社の801 星型エンジンよりも材料費が12,000 ℛ︁ℳ︁から 40,000 ℛ︁ℳ︁ 安く、ユンカースユモ 213倒立 V12 ピストンエンジンの 35,000 ℛ︁ℳ︁ よりも安価でしたが、競合製品のユンカースユモ 004 の 10,000 ℛ︁ℳ︁ よりは若干高価でした。^[13]さらに、004の完成には375時間（製造、組み立て、出荷を含む）しかかからなかったのに対し、801では1,400時間かかっていた。^[14]ハインケル・ヒルトエンジン工場があるコルベルムーアでは、ロイ・フェデン卿率いるフェデンミッションが、ジェットエンジンの製造はピストンエンジンの製造よりも単純で、必要な熟練労働者もそれほど高度でない工具も必要ないことを発見した。実際、ジェットエンジンの中空タービンブレードや板金作業のほとんどは、自動車のボディパネルの製造に使用される工具で行うことができる。^[15]燃焼室の寿命は200時間と推定された。^[8]

BMW 003 は、わずかにパワーのあるライバル機 Jumo 004 とほぼ同じ始動方法を採用していた。つまり、エンジンの吸気切替器内に機械式APUとして取り付けられたNorbert Riedelの 10 PS フラットツイン 2 ストロークエンジンの1 つで、003 の中央シャフトを回転させて作動させるというものである。戦後、アメリカ軍が執筆した BMW 003 のレビューでは、Riedel APU を「回転させる」ために何らかの電動スターターが使用されたと述べられており、戦時中または復元された BMW 003 の写真には、博物館に保存されている多くの Jumo 004 の吸気切替器の先端に見られる「D 字型」の引きハンドルは写っていない。^[16]

「混合パワー」アップグレード

後期型のエンジンには、小型ロケットモーター（BMW 109-718）が後部、通常はエンジンの排気口のすぐ上に追加され、離陸や短距離ダッシュ時に、3～5分間、1,250 kg（2,760 lb）の推力が追加されました。^[17]この構成では、BMW 003Rとして知られ、信頼性に重大な問題があったものの、Me 262の発展型（Me 262C-2b Heimatschützer II [Home Defender II]）、^[18]およびHe 162（He 162E）の試作機1機でテストされました。両方の試作機は1945年3月にジェット/ロケットのハイブリッド動力で飛行しましたが、^[18]記録には162Eでのテストの結果は示されていません。

BMW 003はわずか500台ほどしか製造されなかったが^[13]^{[検証が必要]}、戦後のフェッデンミッションは、1946年半ばまでにドイツのジェットエンジンの総生産量は年間10万台以上に達した可能性があると推定した^{[8] 。}

003は日本への輸出を目的としていたが、実際に動作するエンジンは供給されなかった。代わりに、日本の技術者は断面図を使用して国産ターボジェットエンジンである石川島Ne-20を設計した。^[19]

ターボシャフト開発

003は、今日では多目的ターボシャフト動力装置と呼ばれているものに対するドイツ軍の予測された需要に応えるガスタービン開発プロジェクトのベースとして選択された。このプロジェクトはGT 101と呼ばれ、1944年11月中旬に003軸流ターボジェットを出発点とした。その本来の目的は、パンター戦車のエンジンを、最大1,150 PSの使用可能軸馬力定格が可能なターボシャフトベースの動力システムでAFVの駆動系に再搭載することだった。エンジン重量はわずか990ポンド (450 kg) で、27 hp/トンのパワーウェイトレシオを実現した。これは、パンターのオリジナルのガソリン燃料のマイバッハV12ピストンエンジンが提供していた係数の2倍強である。^[20]

戦後の使用

戦後、2機の003が捕獲され、ソ連初のジェット機であるミコヤン・グレヴィチMiG-9の試作機に搭載された。BMWエンジンの設計図は、ベルリン近郊のバスドルフ・チュールスドルフ工場と、ノルトハウゼン近郊の悪名高い奴隷労働施設ミッテルヴェルクの両方からソ連軍に押収された。003の生産は、レニングラードの「赤い10月」GAZ 466（ゴーリキー自動車工場、またはゴーリキー自動車工場）とKMPO沿いのクズネツォフで行われ、1947年からRD-20（ジェット推進装置、またはreactivnyi dvigatel ）の名称でエンジンが大量生産された。^[21]

連合軍によるドイツ占領後、マルセル・ダッソーはヘルマン・エストリッチが占領下のドイツアメリカ占領地域からフランス占領地域へ移動する際に支援を行った。数年のうちに、彼はフランスの国営航空機エンジン会社スネクマの部門であるヴォワザンで働いていた。彼は003の基本設計を使用して、ダッソーのウーラガン、ダッソー・ミラージュIII、ミステール戦闘機に搭載されたより大型のアタールジェットエンジンを製造した。^[22]

バリエーション

データ出典：世界の航空機エンジン1946年版^[23]およびBMW 003ターボジェットの設計分析、ルドルフ・C・シュルテ少佐（米国空軍本部ターボジェットおよびガスタービン開発プロジェクト責任者）^[24]

BMW 003A-1 (TL 109-003): プロトタイプ、5.87 kN (1,320 lbf) / 8,000 rpm / 海面、重量 609 kg (1,342 lb)。
BMW 003A-2 (TL 109-003): 初期生産型、7.83 kN (1,760 lbf) / 9,500 rpm / 海面。
BMW 003C (TL 109-003): 改良設計、軽量化 A-2、8.81 kN (1,980 lbf)、Jumo 004Bと同等) / 9,500 rpm / 海面
BMW 003D (TL 109-003): 改良型003C、10.76 kN (2,420 lbf) / 10,000 rpm / 海面、重量649 kg (1,430 lb) [HeS 011より301 kg/664 lb軽量]、より高い推力を得るためにコンプレッサーとタービンステージを1つ追加し、エンジンの長さは303 mm ( 11+A-2 と比較して、全長が15 ⁄ 16 インチ長くなっています。
BMW 003E: ハインケル He 162およびヘンシェル Hs 132の胴体上部に使用するための腹部取り付けポイントを備えています。
BMW 003R (TLR 109-003): 003A-2サブタイプターボジェット。ジェット排気ノズルの上に恒久的に固定されたBMW 109-718（RLM発電所番号109-718）液体燃料ロケットを搭載し、燃料としてR-ストフ（別名トンカまたはTONKA-250、50%トリエチルアミンおよび50%キシリジン）とSV-ストフ（別名RFNA推進剤：94% HNO ₃、6% N ₂ O ₄）酸化剤のハイパーゴリック混合物で稼働し、コードネームはSalbei（賢者）でした。003Rは、3分間で20.06 kN（4,510 lbf）の総合推力を発揮しました。

アプリケーション

アラド Ar 234 V6、V8 プロトタイプおよび Ar 234C (4 つのエンジンを使用)
ハインケル He 162 (単発ジェットエンジン)
ユンカース Ju 287 (Ju 287 V2 には 2 基のエンジン、V3 および Ju 287A-1 には 6 基のエンジンを使用)
メッサーシュミット Me 262 (A-1b テストバージョン、およびHeimatschützer II実験的な双発 BMW 003R エンジン搭載迎撃機のみ - すべて双発)

仕様（BMW 003A-2）

1946年の世界航空機エンジンデータ^[23]

一般的な特徴

タイプ: 軸流ターボジェット
長さ: 360 cm (143 インチ)
直径: 69 cm (27.2 インチ)
乾燥重量: 623.7 kg (1,375 ポンド)

コンポーネント

コンプレッサー： 7段軸流
燃焼器： 1つの環状
タービン：単段軸流
燃料タイプ: J-2ディーゼル燃料またはガソリン
オイルシステム: 586 kPa (85 psi) の圧力供給、環状タンクとクーラーを備えた 4 つのスカベンジポンプを備えたドライサンプ、38 °C (100 °F) でオイルグレード 163 SU secs (35 cSt ) (DTD 44D) を使用

パフォーマンス

最大推力：離陸時海面で9,500rpmで7.8kN（1,760lbf）
総圧力比: 3.1:1
空気質量流量: 9,500 rpmで19.3 kg (42.5 lb)/s
タービン入口温度: 770 °C (1,418 °F)
燃料消費率: 40 g/(kN⋅s) (1.4 lb/(lbf⋅h))
推力重量比: 1.13
通常、静的: 6.89 kN (1,550 lbf) / 9,000 rpm / 海面
軍用飛行: 6.23 kN (1,400 lbf) / 9,500 rpm / 2,500 m (8,202 ft) / 900 km/h (559 mph; 486 kn)
通常、飛行: 2.85 kN (640 lbf) / 11,500 rpm / 11,000 m (36,089 ft) / 900 km/h (559 mph; 486 kn)

参照

関連開発

同等のエンジン

関連リスト

航空機エンジンの一覧

注記

^ 「BMW 003 ターボジェットエンジン」。airandspace.si.edu 。 2021年11月10日閲覧。
^ クリストファー、ジョン。 ヒトラーのXプレーンズをめぐる競争（ザ・ミル、グロスターシャー：ヒストリー・プレス、2013年）、60ページ。
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^ クリストファー、73ページ。
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文献

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ダイアー、エドウィン M (2009)。『日本の秘密プロジェクト、日本陸軍と海軍の実験機 1939-1945』。ミッドランド出版、2009 年、ISBN 9781857803174
ガンストン、ビル。世界航空エンジン百科事典。ケンブリッジ、イギリス。パトリック・スティーブンス社、1989年。ISBN 1-85260-163-9
ジェーンの第二次世界大戦の戦闘機。ロンドン。スタジオエディションズ社、1989年。ISBN 0-517-67964-7
ケイ、アントニー『ドイツのジェットエンジンとガスタービンの開発 1930-1945』、エアライフ出版、2002年、ISBN 9781840372946

外部リンク

USAAF ルドルフ・シュルテ少佐による BMW 003 ターボジェットの設計分析 2018-09-29 にWayback Machineでアーカイブ

[1] 「BMW 003 ターボジェットエンジン」。airandspace.si.edu 。 2021年11月10日閲覧。

[2] クリストファー、ジョン。 ヒトラーのXプレーンズをめぐる競争（ザ・ミル、グロスターシャー：ヒストリー・プレス、2013年）、60ページ。

[3] ガンストン1989、27ページ。

[4] クリストファー、60ページ。

[5] クリストファー、61ページ。

[6] パヴェレック、スターリング・マイケル（2007年）。ジェット競争と第二次世界大戦。グリーンウッド出版グループ。ISBN 978-0-275-99355-9。

[7] ウィル・レーダー;シック、ウォルター (1996)。Me262 (ドイツ語)。ベルリン: Avantic Verlag GmbH。 p. 23.ISBN 978-3-925505-21-8。

[Christopher,_p.76-8] クリストファー、p.76。

[9] Schulte, Rudolph C. (1946). 「BMW 003 ターボジェットの設計分析 - 「BMW が開発したガスタービンユニット - モデル指定: BMW 003D」」。legendsintheirowntime.com。米国陸軍航空隊 - ターボジェットおよびガスタービン開発、HQ、AAF。2018 年 9 月 29 日時点のオリジナルからアーカイブ。2016 年9 月 3 日閲覧。静的 SL 推力 2,420 ポンド @ 10,000 rpm

[10] クリストファー、73ページ。

[11] クリストファー、ジョン。 ヒトラーのXプレーンズをめぐる競争（ザ・ミル、グロスターシャー：ヒストリー・プレス、2013年）、145ページ。

[12] クリストファー、73～74ページ。

[Christopher,_p.74-13] クリストファー著、p.74。

[14] クリストファー、75ページ。

[15] クリストファー、74～75ページ。

[16] Schulte, Rudolph C. (1946). 「BMW 003 ターボジェットの設計分析 - 「エンジンの始動」」。legendsintheirowntime.com 。米国陸軍航空隊 - ターボジェットおよびガスタービン開発、HQ、AAF。2018年9月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年9月3日閲覧。始動手順は次のとおりです。始動エンジンは、電動プライマースイッチを閉じてプライミングし、次にターボジェットの点火と、リーデルエンジンの点火および電動始動モーターをオンにします（このエンジンは、ケーブルを引っ張って手動で始動することもできます）。リーデルユニットが約300rpmの速度に達すると、ターボジェットのコンプレッサーシャフトに自動的に噛み合います。始動エンジンの約800rpmで始動燃料ポンプがオンになり、1,200rpmでメイン（J-2）燃料がオンになります。スターターエンジンはターボジェットが2,000rpmに達するまで作動し続け、2,000rpmに達するとスターターエンジンと始動燃料がオフになり、ターボジェットはJ-2燃料で定格速度9,500rpmまで急速に加速します。

[17] クリストファー、124ページ。

[Christopher,_p.125-18] クリストファー著、125ページ。

[Edwin1_(2009)-19] エドウィン2009、312-314ページ。

[20] ケイ、アントニー（2002）。ドイツのジェットエンジンとガスタービンの開発1930-1945。シュルーズベリー、イギリス：エアライフパブリッシング。ISBN 9781840372946。

[21] アルブレヒト、ウルリッヒ（1994年）。ソビエト軍需産業。ラウトレッジ。ISBN 978-3-7186-5313-3。

[22] ヴォーガウ、カール（2004年）。欧州防衛への道。マクルー。ISBN 978-90-6215-923-9。

[Wilkinson-23] ウィルキンソン、ポール H. (1946)。『世界の航空機エンジン 1946』ロンドン、サー・アイザック・ピットマン・アンド・サンズ社。pp. 300– 301。

[24] Schulte, Rudolph C. (1946). 「BMW 003 ターボジェットの設計分析」. legendsintheirowntime.com . アメリカ陸軍航空隊 - ターボジェットおよびガスタービン開発、HQ、AAF。 2018年9月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年9月3日閲覧。