BMW801

BMW801
ダックスフォード帝国戦争博物館に展示されているBMW 801D
タイプ	ピストン式 星型 航空機エンジン
国籍	ドイツ
メーカー	BMW
最初の実行	1939
主な用途	フォッケウルフ Fw 190 ユンカース Ju 88
建造数	61,000人以上
開発されて	BMW 802 BMW 803

BMW 801 は、 BMW社によって製造され、第二次世界大戦中のドイツ空軍の航空機に多数使用された、強力なドイツ製の41.8 リットル (2,550 立方インチ)空冷14 気筒星型 航空機エンジンでした。この2 列エンジンの量産型は、1,560 ～ 2,000 PS (1,540 ～ 1,970 馬力、または 1,150 ～ 1,470 kW ) を出力しました。このエンジンは、第二次世界大戦中にドイツで最も多く生産された星型エンジンで、61,000 台以上が製造されました。

801 はもともと、ドイツの輸送機や多用途機の既存の星型エンジンを置き換えるために作られた。当時、ヨーロッパの設計者の間では、正面面積が小さく抗力が低い直列エンジンが高性能設計の要件であるという意見が広く一致していた^{[要出典]。}クルト・タンクは、自分が取り組んでいた新しい戦闘機の設計に BMW 801 をうまく取り付け、その結果、801 は有名なフォッケウルフFw 190のエンジンとして最もよく知られるようになった。BMW 801 星型エンジンは、今日ではエンジン制御ユニットと呼ばれるものの使用の先駆けでもあった。そのKommandogerätエンジン管理システムは、当時の航空エンジン管理制御パラメータのいくつかの操作を引き継ぎ、スロットルレバー 1 つだけでエンジンを適切に操作できるようにした。^[1]

1930 年代、BMW はプラット & ホイットニー ホーネットエンジンの製造ライセンスを取得しました。30 年代半ばまでに、BMW は改良版であるBMW 132 を発表しました。BMW 132 は広く使用され、特にユンカース Ju 52に搭載され、同機の設計寿命の大半にわたって動力源として使われました。

1935年、RLMは2つのはるかに大型の星型エンジンの試作品に資金を提供した。1つはBramoのBramo 329、もう1つはBMWのBMW 139である。BMWの設計では、BMW 132の多くの部品を使用して、1,550 PS (1,529 hp、1,140 kW) を供給できる2列14気筒エンジンが開発された^[要出典]。BMWが1939年にBMWを買収した後、両方のプロジェクトで発生した問題から教訓を得て、両方のプロジェクトはBMW 801に統合された。

BMW 139 は元々、他のドイツの星型エンジン、すなわち爆撃機や輸送機に似た役割で使用することを意図していたが、計画の途中で、フォッケウルフ社の主任設計者、クルト・タンクが、フォッケウルフ Fw 190戦闘機計画で使用することを提案した。星型エンジンは、流線型にするには前面面積が大きすぎると考えられ、高速航空機には適さないため、ヨーロッパの設計では珍しいものであった。星型エンジンは海軍航空機で最も人気があり、メンテナンスが容易で信頼性が向上する点が高く評価された。これらの設計を改良する努力の結果、抗力に関する懸念を軽減する新しい カウリング設計が生まれた。タンクは、細部に注意を払うことで、過度の抗力を被らない流線型の星型エンジンが実現し、直列エンジンと競合できると感じた。

主な懸念事項は、シリンダーヘッド上に冷却空気を供給することであり、これには通常、機体前部に非常に大きな開口部が必要であった。タンクが BMW 139 用に考案した解決策は、最前部が開いた特大の流通式中空プロペラスピナーの背後にエンジン駆動ファンを設置し、エンジンシリンダーに空気を吹き込み、その一部はラジエーター上の S 字型ダクトを通って吸い込まれ、オイル冷却を行うというものであった。しかし、このシステムは BMW 139 で適切に動作させることはほとんど不可能であることが判明し、Fw 190 の初期のプロトタイプではひどい冷却問題が見られた。エンジンの設計が既にかなり時代遅れであったため、問題は解決可能に思われたが、1938 年に BMW は、すぐに生産開始できる、ファン冷却専用に設計されたまったく新しいエンジンを提案した。

BMWがBramoとの合併後にRLMから新しいエンジン番号「109-800」のブロックを与えられたため、新しい設計はBMW 801と名付けられました。801は139の古いスタイルのシングルバルブ吸排気を維持しましたが、当時の直列エンジンのほとんどは、シリンダーあたり3バルブ（ユンカースが行ったように）^{[2] [3]}または4バルブ、または英国独自の星型エンジンで使用されていたスリーブバルブに移行していました。設計には、ナトリウム冷却バルブとミュンヘンのフリードリヒ・デッケルAGによって製造された 直接燃料噴射システムの使用を含むいくつかの小さな進歩が取り入れられました。

初期モデルのスーパーチャージャーは、エンジンに直接連動する単段2速設計（DB 601の油圧クラッチ式バージョンとは異なり）というかなり基本的なもので、中高度での使用を意図していたため、高度性能はかなり制限されていました。801の重要な進歩の1つは、機械油圧ユニットであるコマンドデバイス（コマンドデバイス）でした。これは、エンジンの燃料流量、プロペラピッチ、スーパーチャージャー設定、混合気、点火時期を1つのスロットルレバーに反応して自動的に調整し、エンジン制御を劇的に簡素化する機械油圧ユニットでした。^[1]コマンドデバイスは、 20世紀後半から21世紀初頭の多くの車両の内燃機関で使用された エンジン制御ユニットの先駆けであると考えられます。

フェルケンローデのLuftfahrtforschungsanstalt ( LFA )施設では、エンジンとBMW設計の前方カウリング（エンジンのオイルクーラーを組み込んだもの）に対してかなりの風洞実験が行われ、150〜200馬力（110〜150kW、150〜200PS）に相当する抗力を削減できるという結論に至った。また、シリンダー、ヘッド、その他の内部部品の冷却を助けるために正圧の使用を最大限に活用した。^[4]

最初のBMW 801Aは、設計作業開始からわずか6か月後の1939年4月に運行を開始し、1940年に生産が開始されました。^[5] 801Bは、ギアボックスを除いて801Aと同一のものでした。ギアボックスは、エンジンの後ろから見てプロペラの回転方向を反時計回りに反転させました。AモデルとBモデルは、双発設計でペアで使用することを意図しており、正味トルクを相殺して飛行機の操縦を容易にしました。801Bが試作段階を出たという証拠はありません。BMW 801A/Bエンジンは、離陸時に1,560 PS (1,539 hp、1,147 kW) を出力しました。801A/Lエンジンの主な用途には、ユンカース Ju 88とドルニエ Do 217の複数の派生型が含まれます。

BMW 801C は、単発または多発戦闘機で使用するために開発され、新しい油圧プロペラ制御と、エンジンの後ろのカウリングに元のスロットの代わりに冷却用の「エラ」を設けるなど、冷却を改善するさまざまな変更が加えられました。801C は、フォッケウルフ Fw 190 A の初期型にほぼ独占的に使用されました。BMW 801L は、801C エンジンで油圧プロペラ制御機構が導入された A モデルでした。C モデルと L モデルは、元の A モデルと同じ出力を発揮しました。

801C は 1942 年初頭に BMW 801 D-2 シリーズ エンジンに置き換えられました。このエンジンは A/B/C/L の B4 87 オクタンの代わりに C2/C3 100オクタン燃料で作動し、離陸出力が 1,700 PS (1,677 hp、1,250 kW) に向上しました。BMW 801G-2 および H-2 モデルは爆撃機用に改造された D-2 エンジンで、ギア比を下げてそれぞれ時計回りと反時計回りの大型プロペラを駆動します。ただし、801B エンジン設計と同様に、801H-2 エンジンは試作段階を終えませんでした。

D-2モデルは、主にデトネーション防止効果のために、過給機に50対50の水とメタノールの混合物であるMW50を噴射するシステムでテストされ、ブースト圧を高くすることができた。副次的な効果は、エンジンの冷却とチャージの冷却であった。性能はいくらか向上したが、エンジンの耐用年数が犠牲になった。これは、MW50の代わりに燃料を噴射するC3噴射と呼ばれるシステムに置き換えられ、1944年まで使用された。 1944年の深刻な燃料不足により、C3噴射の代わりにMW50の搭載を余儀なくされた。MW50のブーストをオンにすると、離陸出力が2,000 PS (1,470 kW)に増加し、C3噴射は当初低高度での使用にのみ許可され、離陸出力を1,870 PSに増加させた。その後、C3 噴射システムが低高度から中高度での使用が許可され、離陸出力が 1,900 PS 以上に向上しました。

このエンジンは高高度戦闘機での使用が検討されていたため、オリジナルのスーパーチャージャーの性能限界に対処するため、さまざまな試みがなされた。BMW 801EはD-2の改良型で、低速では6:1、高速では8.3:1という異なるギア比を採用し、高高度向けにスーパーチャージャーを調整した。離陸時の出力は影響を受けなかったが、巡航時の出力は100馬力(75kW)以上増加し、上昇時の「高出力」モードでは1,500～1,650PS近くまで出力が向上した。また、戦闘時の出力も最大150馬力(110kW)向上した。EモデルはBMW 801Rのベースとしても使用され、より複雑で強力な2段4速スーパーチャージャー、ダイキャスト ハイドロナリウム シリンダーヘッド、強化されたクランクシャフトとピストン、クロームメッキシリンダーと排気バルブが採用された。このバージョンは2,000馬力（1,500kW、2,000PS）以上、またはMW50 メタノール水噴射で2,600馬力（1,900kW、2,600PS）以上を生み出すことが予想されました。^[6]

これらの改良にもかかわらず、E モデルは広く使用されなかった。その代わりに、基本 E モデルの継続的な改良により BMW 801F が生まれ、全般的に性能が劇的に向上し、離陸出力が 2,400 hp (1,790 kW) に増加した。これにより、801 は、実績のある軍用航空機用動力装置から1,500 kW を超える生産可能なサブタイプを持つ、既存のタイプの唯一のドイツ航空エンジンとなった。F は、すべての後期型 Fw 190 に搭載される予定だったが、生産開始前に終戦となった。

BMW は、14 気筒の生産型 801 星型エンジン、18 気筒のBMW 802、および液冷式 28 気筒のBMW 803星型エンジンの優先順位を設定する必要がありました。

最初の優先事項は801を「限界まで」開発することであり、2番目の優先事項は802の設計とプロトタイプの構築であり、最後に複雑な803の4列放射状の設計開発にのみ注意が払われました。^[7]

対照的に、アメリカのライト・ツインサイクロンやソ連のシュベツォフASh-82星型エンジンなどの連合国の同等のエンジンは、これらの国がより大きな出力が可能な、より排気量の大きい18気筒星型航空エンジンを保有していたため、1,500kWを超える出力を開発する必要がなかった。

成功を収めた801の設計をさらに発展させることに最優先で取り組んだ結果の1つとして、BMW 801シリーズにもターボチャージャーを使用する試みが何度か行われた。最初は改造されたBMW 801Dを使用してBMW 801Jを作成し、 ^[8]離陸時に1,810 PS (1,785 hp、1,331 kW)、12,200 m (40,000 ft) で1,500 hp (1,103 kW) を発揮した。この高度では、Dエンジンは630 hp (463 kW) を発揮するのに苦労していた。BMW 801Eも同様に改造されてBMW 801Qを作成し、12,200 m (40,000 ft) で1,715 hp (1,261 kW) という優れた出力を実現した。これは、同様の排気量の既存のアライド星型エンジンでは匹敵できない出力定格である。

ターボチャージャーはエンジンの後ろに垂直軸から30度前方に傾けて取り付けられ、排気部には中空のタービンブレードが備わっていた。 ^[6]また、フライト誌の写真では、後部シリンダー列のすぐ後ろのリアカウルの内周にインタークーラーユニットが取り付けられているように見える。^[8]

これらのエンジンはコストが高いため、実際に生産されるものはほとんどなく、これらをベースにしたさまざまな高高度用エンジンは、ユンカース ユモ 213などの他のエンジンに切り替えざるを得ませんでした。

博物館には相当数のBMW 801が現存し、中には単独で展示されているものもある。そのうち約20機は、第二次世界大戦中に動力源として使用されたフォッケウルフ Fw 190の現存例に関連付けられている。21世紀になって飛行可能な状態に復元された最初のオリジナルのFw 190は、1989年にロシアのサンクトペテルブルク近郊で発見されたFw 190A-5で、以前はJG 54で使用されていた、 Werknummer 151 227の機体が、オリジナルのBMW 801動力装置とともに飛行可能な状態に復元された。2011年現在、この機体は再び飛行可能となり、米国ワシントン州シアトルにある。[ 9 ]スミソニアン^博物館のウドバー・ハジー・センターに所蔵されている唯一現存するJu 388には、ナセル内にまだ完全なBMW 801Jターボチャージャー付きエンジンが2基搭載されている 。

ニューイングランド航空博物館、ブラッドリー国際空港、ウィンザーロックス、コネチカット州には、ドルニエ217ナセルに取り付けられた801-ML（801L）が展示されています。これは、現存する完全なモトランラージュユニット化された動力装置です。 ^{[10]同様に、}ロンドンの王立空軍博物館にあるJu 88R-1夜間戦闘機 （上記写真参照）にも、ユニット化されたBMW 801ラジアルが取り付けられています。

801 は、7 気筒 2 列の星型エンジンでした。シリンダーの内径とストロークはともに 156 ミリメートル (6.1 インチ) で、総容量は 41.8 リットル (2,550 立方インチ) で、出力が約 1,600 馬力から 1,900 馬力のアメリカのライト サイクロン 14 2 列星型エンジンよりわずかに少ない程度でした。ユニット (マウントを含む) の重量は 1,010 から 1,250 kg、幅はモデルによって約 1.29 メートル (51 インチ) でした。

BMW 801 は、マグネシウム合金 (おそらくElektron 製)製の冷却ファンによる強制空冷方式で、初期モデルでは 10 枚羽根、ほとんどのエンジンでは 12 枚羽根でした。ファンはクランクシャフト速度の 1.72 倍 (プロペラ速度の 3.17 倍) で回転しました。^[11]ファンからの空気は、プロペラ ギアリング ハウジングの前のエンジン中心部に吹き込まれ、ハウジングとエンジン自体の形状により、空気はカウリングの外側とシリンダー全体に運ばれました。カウリング後部の一連のスロットまたはギルにより、熱気が逃げることができました。これにより、航空機が低速のときにファンを駆動するために必要な約 70 PS (69 hp、51.5 kW) のコストがかかりましたが、効果的な冷却が実現しました。時速 170 マイル (270 km/h) を超えると、空気出口を通過する気流の真空効果によって必要な流量が提供されるため、ファンが直接吸収する電力はほとんどありませんでした。^[11]

801 は、潤滑油を冷却するために、BMW 設計の対応する前方カウル システムに統合された比較的複雑なシステムを使用していました。リング状のオイル クーラー コアは、BMW 提供の前方カウルのファンのすぐ後ろに組み入れられました。オイル クーラー コアの外側部分はメイン カウルの板金と接触しており、おそらくヒート シンクとして機能していました。BMW 設計の前方カウルを構成するオイル クーラーの前には、C 字型の断面を持つ金属製のリングがあり、外側の縁はカウルの縁のすぐ外側にあり、内側はオイル クーラー コアの内側にあります。金属リングとカウリングは一緒に S 字型の空気流路を形成し、その間にオイル クーラー コアが収められていました。カウルと金属リングの外側の縁の間の隙間を通過する空気の流れは真空効果を生み出し、ファンのすぐ後ろにあるカウルの最前部内側領域内でエンジン前部からの空気を外側と前方に引き寄せ、801のオイルを冷却するためだけに、エンジンのシリンダーを冷却する後方方向の流れとは別の空気経路でオイルクーラーコアを前方に流しました。コア上の冷却空気の流れの速度は、金属リングをわずかに前方または後方に動かして隙間を開いたり閉じたりすることで制御できました。^[12]

この複雑なシステムを採用した理由は 3 つあります。1 つは、突き出たオイル クーラーが生み出す余分な空気抵抗を排除するためです。この場合は、オイル クーラーをエンジンの前方カウリング内に収めることで余分な抵抗要因を排除しました。2 つ目は、始動時にオイルを温めるために、オイル クーラーの円形コアに流れ込む前に空気を温めるためです。最後に、オイル クーラーをファンの後ろに配置することで、航空機が駐機している間も冷却が行われます。この設計の欠点は、オイル クーラーが非常に脆弱な場所にあることと、戦争が進むにつれて金属リングの装甲が強化されたことです。

BMW 801 のカウリングの設計は、適切な冷却の鍵でした。BMW はこれを自社で設計、製造し、エンジンとともに供給しました。この設計は戦争中ずっと進化し、エンジン マウントの拡張により冷却ギルが大きくなりました。この工場供給のカウリングにより、BMW 801 星型エンジンをより完全に「ユニット化」することで、現場でのエンジン交換の簡便性も向上しました。航空機の胴体に取り付けられた「別の」カウリングを開いたり取り外したりするのではなく、できるだけ多くの補助システムをエンジン自体と同時に交換できるようになったのです。

エンジンは、通常、カウリングが完備した状態で BMW から納入され、航空機の前部またはナセルにボルトで固定する準備が整っていました。これは、1942 年以降はMotoranlage (M)として、1944/1945 年にはTriebwerksanlage (T)として納入されました。 Motoranlage は、多くのドイツの戦時中の航空機で使用されていた、交換可能なKrafteiまたは「パワー エッグ」、つまりユニット化された動力装置の設置コンセプトの元の形式でした。これは、外部アドオンを必要とする双発および多発設計で最もよく使用されました。ユニット化のためのより包括的な Triebwerksanlage 形式では、以前の Motoranlage コンセプトを超えて、エンジンに必要なアクセサリ システムの多くを統合し、さらに、完全に交換可能なユニットとして、完全に完成した排気システム (設計の一部として取り付けられている場合はターボチャージャーを含む) などの外部マウントも統合しました。 M 形式と T 形式は、直列エンジン版のDo 217と巨大なBV 238飛行艇の両方に使用されたダイムラーベンツ DB 603や、後のJu 88多目的航空機に使用されたユンカース Jumo 213エンジンなど、さまざまな直列エンジンでも使用されました。

M および T ユニット化エンジン形式では、二次指定接尾辞が追加されましたが、特に 801 星型エンジン (およびおそらく他のエンジン) の場合、特定のユニット化インストールに使用される裸の星型エンジンを指定する文字接尾辞と必ずしも一致せず、801 エンジン シリーズのサブタイプの命名がかなり混乱しました。これらの接尾辞指定子は、当初、これらの完全なキットとその「裸の」エンジン対応物をほぼ互換的に参照していました。A、B、および L モデルは、この形式では (論理的に) Motoranlageスタイルの MA、MB、および ML エンジンとして知られていましたが、一般的な D-2 は代わりに MG として知られていました。戦争が長引くにつれて混乱が増し、E モデルはTriebwerksanlageスタイルの TG または TH として納入され、一見 G および H エンジンとの関連を示唆していましたが、実際にはそれらは TL および TP として納入されました。ターボチャージャー付きバージョンは、より完全にユニット化されたTriebwerksanlage設備に対して T のみで呼ばれるのが一般的であり、特に (最も悪名高い) BMW 801J ターボチャージャー付きラジアル サブタイプに対する TJ や TQ モデルが問題をさらに混乱させています。

BMW 801 A、C、L（B）

1,560 PS (1,539 馬力、1,147 kW)

BMW 801 D-2、Q-2、G-2、(H-2)

1,700 PS (1,677 馬力、1,250 kW)

BMW 801 E、S

2,000 PS (1,973 馬力、1,471 kW)

BMW 801F

2,400 PS (2,367 hp, 1,765 kW)、戦争の終わりまでに開発は中止された

• ブローム＆フォス BV 141
• ブローム＆フォス BV 144
• ドルニエ Do 217
• フォッケウルフ Fw 190
• フォッケウルフ Fw 191
• ハインケル He 277 (アメリカ爆撃機として設計された)
• ユンカース Ju 88
• ユンカース Ju 188
• ユンカース Ju 288 (予定されていたユモ 222エンジンの代わりに一時的に装備)
• ユンカース Ju 388
• ユンカース Ju 290
• ユンカース Ju 390
• メッサーシュミット Me 264 (オリジナルのユモ 211装備を交換)

^[13]のデータ

• タイプ: 14気筒スーパーチャージャー付き2列空冷星型エンジン
• ボア： 156 mm（6.15インチ）
• ストローク： 156 mm（6.15インチ）
• 排気量: 41.8リットル (2,560 in³)
• 長さ: 2,006 mm (79 インチ)
• 直径: 1,290 mm (51 インチ)
• 乾燥重量: 1,012 kg (2,231 ポンド)

• バルブトレイン:シリンダーあたり1つの吸気バルブと1つのナトリウム冷却排気バルブ
• スーパーチャージャー：ギア駆動式単段2速
• 燃料システム：直噴
• 冷却システム:空冷式、オイルクーラーは前方カウルに内蔵

• 出力:海面離陸時2,700 rpmで1,560 PS (1,539 hp、1,147 kW)
• 比出力: 27.44 kW/L (0.60 hp/in³)
• 圧縮比: 6.5:1
• 燃料消費率: 0.308 kg/(kW·h) (0.506 lb/(hp·h))
• パワーウェイトレシオ: 1.13 kW/kg (0.69 hp/lb)

関連開発

• BMW 802
• BMW 803

同等のエンジン

• ブリストル ヘラクレス
• フィアット A.74
• ノーム・ローヌ 14N
• 三菱化成
• 三菱金星
• 中島栄
• プラット・アンド・ホイットニー R-1830
• シュベツォフ ASh-82
• ライト R-2600

関連リスト

• 航空機エンジンの一覧

• ビンガム、ビクター（1998年）。第二次世界大戦の主なピストン航空エンジン。英国シュルーズベリー：エアライフ出版。ISBN 1-84037-012-2。
• クリストファー、ジョン（2013年）。『ヒトラーのXプレーン争奪戦：イギリスの1945年のドイツ空軍秘密技術奪取ミッション』ストラウド、イギリス：ヒストリー・プレス。ISBN 978-0-7524-6457-2。
• ガンストン、ビル (2006)。『世界航空エンジン百科事典: 先駆者から現代まで(第 5 版)』ストラウド、イギリス: サットン。ISBN 0-7509-4479-X。
• シェフィールド、F (1942 年 8 月 13 日)。「BMW 801A」(pdf)。飛行。

ウィキメディア・コモンズには、 BMW 801に関連するメディアがあります。

• BMW 801A の高解像度の技術図面 2007-01-25 にWayback Machineでアーカイブ
• BMW 801Dの高解像度の技術図面
• 2010 年の BMW 801 のエンジン稼働