El BMW 801 era un potente motor de avión radial alemán de 14 cilindros, refrigerado por aire, de 41,8 litros (2550 pulgadas cúbicas), construido por BMW y utilizado en varios aviones de la Luftwaffe alemana de la Segunda Guerra Mundial . Las versiones de producción del motor de dos hileras generaban entre 1.560 y 2.000 CV (1.540-1.970 CV, o 1.150-1.470 kW ). Fue el motor radial más producido en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, con más de 61.000 unidades construidas.
Originalmente, el 801 estaba destinado a reemplazar los tipos radiales existentes en los aviones utilitarios y de transporte alemanes. En ese momento, los diseñadores europeos coincidieron ampliamente en que un motor en línea era un requisito para los diseños de alto rendimiento debido a su área frontal más pequeña y su menor resistencia. Kurt Tank instaló con éxito un BMW 801 en un nuevo diseño de caza en el que estaba trabajando y, como resultado, el 801 se hizo más conocido como el motor del famoso Focke-Wulf Fw 190 . El BMW 801 radial también fue pionero en el uso de lo que hoy se denominaría unidad de control del motor : su sistema de gestión del motor Kommandogerät se hizo cargo del funcionamiento de varios parámetros de control de gestión del motor de aviación de la época, permitiendo el funcionamiento correcto del motor con una sola palanca del acelerador. . [1]
En la década de 1930, BMW obtuvo una licencia para fabricar los motores Pratt & Whitney Hornet . A mediados de los años 30 habían introducido una versión mejorada, el BMW 132 . El BMW 132 fue ampliamente utilizado, sobre todo en el Junkers Ju 52 , que impulsó durante gran parte de la vida útil de ese diseño.
En 1935, el RLM financió prototipos de dos diseños radiales mucho más grandes, uno de Bramo , el Bramo 329, y otro de BMW, el BMW 139. El diseño de BMW utilizó muchos componentes del BMW 132 para crear un motor de dos filas con 14 cilindros. [ cita necesaria ] suministra 1.550 PS (1.529 hp, 1.140 kW). Después de que BMW comprara Bramo en 1939, ambos proyectos se fusionaron en el BMW 801, aprendiendo de los problemas encontrados en ambos proyectos.
El BMW 139 estaba originalmente destinado a ser utilizado en funciones similares a las de otros radiales alemanes, es decir, bombarderos y aviones de transporte , pero a mitad del programa, el diseñador jefe de la firma Focke-Wulf, Kurt Tank , sugirió su uso en el Focke-Wulf. Proyecto de caza Fw 190 . Los motores radiales eran raros en los diseños europeos, ya que se consideraba que tenían un área frontal demasiado grande para una buena aerodinámica y no serían adecuados para aviones de alta velocidad. Eran más populares en los aviones navales, donde se valoraba mucho su mantenimiento más sencillo y su mayor fiabilidad. Los esfuerzos por mejorar estos diseños condujeron a nuevos diseños de capó que redujeron las preocupaciones sobre la resistencia. Tank consideró que la atención al detalle podría dar como resultado un radial aerodinámico que no sufriría una resistencia indebida y sería competitivo con los neumáticos en línea.
La principal preocupación era proporcionar aire de refrigeración sobre las culatas, lo que generalmente requería una abertura muy grande en la parte delantera del avión. La solución de Tank para el BMW 139 fue utilizar un ventilador impulsado por el motor detrás de un rotor hueco de flujo de gran tamaño, abierto en el extremo frontal, soplando aire a través de los cilindros del motor, y una parte del mismo era aspirado a través de conductos en forma de S sobre un radiador para enfriar el aceite. Sin embargo, este sistema resultó casi imposible de funcionar correctamente en el BMW 139; Los primeros prototipos del Fw 190 demostraron terribles problemas de refrigeración. Aunque los problemas parecían solucionables, dado que el motor ya estaba bastante anticuado en términos de diseño, en 1938 BMW propuso un motor completamente nuevo diseñado específicamente para refrigeración por ventilador que podría llevarse a producción rápidamente.
El nuevo diseño recibió el nombre de BMW 801 después de que el RLM le diera a BMW un nuevo bloque de números de motor "109-800" para utilizarlo después de su fusión con Bramo. El 801 conservó la admisión y el escape de una sola válvula de estilo antiguo del 139, mientras que la mayoría de los motores en línea de la época se habían movido a tres (como había hecho Junkers ) [2] [3] o cuatro válvulas por cilindro, o en el estilo británico. uso para sus propios radiales, válvulas de manguito . Se incluyeron varios avances menores en el diseño, incluido el uso de válvulas refrigeradas por sodio y un sistema de inyección directa de combustible , fabricado por Friedrich Deckel AG de Munich.
El sobrealimentador era bastante básico en los primeros modelos, utilizando un diseño de dos velocidades de una sola etapa directamente acoplado al motor (a diferencia de la versión con embrague hidráulico del DB 601 ), lo que conducía a un rendimiento en altitud bastante limitado, de acuerdo con su objetivo de velocidad media. uso de altitud. Un avance clave para el 801 fue el Kommandogerät (dispositivo de comando), una unidad mecánico-hidráulica que ajustaba automáticamente el flujo de combustible del motor, el paso de la hélice, la configuración del sobrealimentador, la mezcla y el tiempo de encendido en respuesta a una sola palanca del acelerador, simplificando drásticamente el control del motor. [1] El Kommandogerät podría considerarse un precursor de las unidades de control de motor utilizadas en los motores de combustión interna de muchos vehículos de finales del siglo XX y principios del XXI.
Se realizó una cantidad considerable de trabajo en el túnel de viento en el motor y en el capó delantero diseñado por BMW (que incorpora el enfriador de aceite del motor) en las instalaciones de Luftfahrtforschungsanstalt ( LFA ) en Völkenrode , lo que llevó a la conclusión de que era posible reducir la resistencia aerodinámica equivalente a 150. 200 caballos de fuerza (110 a 150 kW; 150 a 200 CV). También maximizó el uso de presión de aire positiva para ayudar a enfriar cilindros, culatas y otras piezas internas. [4]
El primer BMW 801A funcionó en abril de 1939, sólo seis meses después de comenzar a trabajar en el diseño, y la producción comenzó en 1940. [5] El 801B iba a ser idéntico al 801A excepto por la caja de cambios, que invertía la dirección de rotación de la hélice. en sentido antihorario visto desde detrás del motor. Los modelos A y B estaban destinados a usarse en pares en diseños bimotores, anulando el par neto y haciendo que el avión fuera más fácil de manejar. No hay evidencia de que el 801B haya abandonado alguna vez la etapa de prototipo. Los motores BMW 801A/B entregaban 1.560 CV (1.539 CV, 1.147 kW) al despegar. Las principales aplicaciones de los motores 801A/L incluyen múltiples variantes del Junkers Ju 88 y Dornier Do 217 .
El BMW 801C fue desarrollado para su uso en cazas monomotor o multimotor e incluía un nuevo control de hélice hidráulica y varios cambios destinados a mejorar la refrigeración, incluidas las "branquias" de refrigeración en la capota detrás del motor en lugar de las ranuras originales. El 801C se utilizó casi exclusivamente en las primeras variantes del Focke-Wulf Fw 190 A. El BMW 801L era un modelo A con el mecanismo de control de hélice hidráulico introducido con el motor 801C. Los modelos C y L entregaban la misma potencia que el modelo A original.
El 801C fue reemplazado por los motores BMW 801 de la serie D-2 a principios de 1942, que funcionaban con combustible C2/C3 de 100 octanos en lugar del B4 de 87 octanos del A/B/C/L, aumentando la potencia de despegue a 1.700 CV (1.677 hp). 1.250 kilovatios). Los modelos BMW 801G-2 y H-2 eran motores D-2 modificados para su uso en funciones de bombardero con relaciones de transmisión más bajas para impulsar hélices más grandes, en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj, respectivamente. Sin embargo, al igual que con el diseño del motor 801B, el motor 801H-2 no abandonó la etapa de prototipo.
Los modelos D-2 se probaron con un sistema para inyectar una mezcla de agua y metanol al 50% conocida como MW50 en el sobrealimentador principalmente por su efecto antidetonación, lo que permite el uso de mayores presiones de sobrealimentación. Los efectos secundarios fueron el enfriamiento del motor y el enfriamiento de la carga. Se ganó algo de rendimiento, pero a costa de la vida útil del motor. Este fue reemplazado por un sistema que inyectaba combustible en lugar de MW50, conocido como inyección C3, y se utilizó hasta 1944. La grave escasez de combustible en 1944 obligó a instalar el MW50 en lugar de la inyección C3. Con el impulso MW50 activado, la potencia de despegue aumentó a 2000 PS (1470 kW), la inyección C3 inicialmente solo se permitió para uso a baja altitud y aumentó la potencia de despegue a 1870 PS. Posteriormente, se permitieron sistemas de inyección C3 para uso en altitudes bajas y medias y aumentaron la potencia de despegue a más de 1.900 CV.
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Dado que el motor se utilizaba en funciones de combate a mayor altitud, se hicieron varios intentos para abordar el rendimiento limitado del sobrealimentador original. El BMW 801E fue una modificación del D-2 que utilizaba diferentes relaciones de transmisión , de 6:1 a baja velocidad y 8,3:1 a alta velocidad, que ajustaba el sobrealimentador para altitudes más altas. Aunque la potencia de despegue no se vio afectada, la potencia de crucero aumentó a más de 100 hp (75 kW) y los modos de "alta potencia" para ascenso a casi 1.500 a 1.650 PS; y el combate también se mejoró hasta en 150 hp (110 kW). El modelo E también se utilizó como base para el BMW 801R, que incluía un sobrealimentador de dos etapas y cuatro velocidades mucho más complejo y potente, así como culatas de hidronalio fundido a presión , cigüeñal y pistones reforzados, y cilindros y válvulas de escape cromados. ; Se anticipó que esta versión produciría más de 2000 hp (1500 kW; 2000 PS), o más de 2600 hp (1900 kW; 2600 PS) con inyección de agua y metanol de MW 50 . [6]
A pesar de estas mejoras, el modelo E no se utilizó mucho. En cambio, las mejoras continuas en el modelo E básico llevaron al BMW 801F, que mejoró drásticamente el rendimiento en todos los ámbitos, con una potencia de despegue que aumentó a 2.400 hp (1.790 kW), lo que convirtió al 801 en el único motor de aviación alemán de un tipo existente que tenía un subtipo producible que podría superar los 1.500 kW de un motor de avión militar probado. Se planeó utilizar el F en todos los Fw 190 de último modelo, pero la guerra terminó antes de que comenzara la producción.
Se había pedido a BMW que creara prioridades para los motores radiales 801 de producción de 14 cilindros, el BMW 802 de 18 cilindros y los motores radiales BMW 803 de 28 cilindros con refrigeración líquida .
La primera prioridad era desarrollar el 801 "hasta sus límites", la segunda prioridad era el diseño y la construcción del prototipo del 802 y, por último, el complejo radial de cuatro filas del 803 sólo recibía atención en su diseño-desarrollo. [7]
Por el contrario, los equivalentes aliados , como el Wright Twin Cyclone estadounidense y los radiales soviéticos Shvetsov ASh-82, nunca necesitaron desarrollarse más allá de 1.500 kW, ya que estas naciones poseían motores de aviación radiales de 18 cilindros y de mayor cilindrada capaces de generar más potencia.
Como resultado de la máxima prioridad concedida al desarrollo del exitoso diseño del 801, se hicieron varios intentos de utilizar turbocompresores también en el BMW serie 801. El primero utilizó un BMW 801D modificado para crear el BMW 801J, [8] que entregaba 1.810 CV (1.785 CV, 1.331 kW) en el despegue y 1.500 CV (1.103 kW) a 12.200 m (40.000 pies), una altitud en la que el D tenía dificultades. para producir 630 caballos de fuerza (463 kW). El BMW 801E también se modificó para crear el BMW 801Q, que entregaba unos magníficos 1.715 hp (1.261 kW) a 12.200 m (40.000 pies), potencias nominales que ningún motor radial aliado existente de una cilindrada similar podría igualar.
El turbocompresor estaba instalado detrás del motor con una inclinación de 30° hacia adelante respecto de un eje vertical, poseía palas de turbina huecas en la sección de escape, [6] y en una fotografía de la revista Flight , parece tener unidades de intercooler instaladas alrededor de la circunferencia interior del motor. capó trasero, justo detrás de la fila trasera de cilindros. [9]
No muchos de estos motores llegaron a producirse debido a los altos costos, y los diversos diseños de gran altitud basados en ellos se vieron obligados a recurrir a otros motores, típicamente el Junkers Jumo 213 .
Existe un número considerable de BMW 801 en museos, algunos expuestos solos, y unos 20 de ellos están asociados con ejemplares supervivientes de los Focke-Wulf Fw 190 que impulsaron en la Segunda Guerra Mundial. El primer Fw 190 original que se restauró a condiciones de vuelo en el siglo XXI es el Fw 190A-5 descubierto cerca de San Petersburgo, Rusia en 1989, con Werknummer 151 227 y que anteriormente sirvió con el JG 54 , fue restaurado a condiciones de vuelo junto con su Motor original BMW 801. A partir de 2011, vuelve a estar en condiciones de volar y está ubicado en Seattle , Washington , EE. UU . [10] El único Ju 388 superviviente , en manos del Centro Udvar-Hazy del Smithsonian, tiene un par de motores turboalimentados BMW 801J completos todavía en sus góndolas.
Hay un 801-ML (801L) en exhibición montado en una góndola Dornier 217, esencialmente un motor unificado Motoranlage sobreviviente completo, en el Museo del Aire de Nueva Inglaterra , Aeropuerto Internacional Bradley , Windsor Locks, CT. [11] Asimismo, el caza nocturno Ju 88R-1 en el Museo de la Royal Air Force de Londres (ver foto arriba) también tiene instalados radiales BMW 801 unificados.
El 801 era un motor radial de dos filas de siete cilindros. Los cilindros tenían un diámetro y una carrera de 156 milímetros (6,1 pulgadas), lo que da una capacidad total de 41,8 litros (2550 pulgadas cúbicas), un poco menos que el radial de dos hileras estadounidense Wright Cyclone 14 de aproximadamente 1600 a 1900 hp. La unidad (incluidos los soportes) pesaba entre 1.010 y 1.250 kg y medía aproximadamente 1,29 m (51 pulgadas) de ancho, según el modelo.
El BMW 801 se refrigeraba mediante aire forzado con el ventilador de refrigeración hecho de una aleación de magnesio (probablemente Elektron ), de 10 palas en los modelos iniciales, pero de 12 palas en la mayoría de los motores. El ventilador giraba a 1,72 veces la velocidad del cigüeñal (3,17 veces la velocidad de la hélice). [12] El aire del ventilador se soplaba hacia el centro del motor, frente a la caja de engranajes de la hélice, y la forma de la caja y del propio motor llevaban el aire hacia el exterior del capó y a través de los cilindros. Un conjunto de ranuras o branquias en la parte trasera del capó permitían escapar el aire caliente. Esto proporcionó un enfriamiento efectivo, aunque a un costo de aproximadamente 70 PS (69 hp, 51,5 kW) necesarios para accionar el ventilador cuando el avión estaba a baja velocidad. Por encima de 170 millas por hora (270 km/h), el ventilador absorbía poca energía directamente ya que el efecto de vacío del flujo de aire que pasaba por las salidas de aire proporcionaba el flujo necesario. [12]
El 801 utilizó un sistema relativamente complejo, integral al sistema de capó delantero diseñado por BMW, para enfriar el aceite lubricante. Se incorporó un núcleo de enfriador de aceite en forma de anillo en el capó delantero proporcionado por BMW, justo detrás del ventilador. La parte exterior del núcleo del enfriador de aceite estaba en contacto con la chapa del capó principal, para posiblemente actuar como disipador de calor . En el capó delantero diseñado por BMW, delante del enfriador de aceite había un anillo de metal con una sección transversal en forma de C, con el labio exterior justo fuera del borde del capó y el lado interior en el interior del capó. Núcleo del enfriador de aceite. Juntos, el anillo de metal y la cubierta formaron una ruta de flujo de aire en forma de S, con el núcleo del enfriador de aceite contenido entre ellos. El flujo de aire que pasaba por el espacio entre el capó y el labio exterior del anillo metálico producía un efecto de vacío que empujaba el aire desde la parte delantera del motor hacia afuera y hacia adelante dentro del área interior más frontal del capó, justo detrás del ventilador, fluyendo hacia adelante a través del núcleo del enfriador de aceite en un ruta de flujo de aire separada del flujo en dirección trasera que enfriaba los cilindros del motor, solo para proporcionar enfriamiento al aceite del 801. La velocidad del flujo de aire de enfriamiento sobre el núcleo podría controlarse moviendo el anillo metálico ligeramente hacia adelante o hacia atrás para abrir o cerrar el espacio. [13]
Las razones de este complejo sistema eran tres. Una era eliminar cualquier resistencia aerodinámica adicional que produciría un enfriador de aceite sobresaliente, en este caso eliminando el factor de resistencia adicional encerrándolo dentro del capó delantero del motor. El segundo era calentar el aire antes de que fluyera hacia el núcleo circular del enfriador de aceite para ayudar a calentar el aceite durante el arranque. Finalmente, al colocar el enfriador de aceite detrás del ventilador, se proporcionó refrigeración incluso cuando el avión estaba estacionado. La desventaja de este diseño era que el enfriador de aceite estaba en un lugar extremadamente vulnerable y el anillo de metal estaba cada vez más blindado a medida que avanzaba la guerra.
El diseño del capó del BMW 801 fue clave para su adecuada refrigeración, que BMW diseñó y construyó ellos mismos y suministró con el motor. El diseño evolucionó a lo largo de la guerra, incluida una extensión de los soportes del motor que permitía tener branquias de refrigeración más grandes. Esta cubierta suministrada de fábrica también mejoró la simplicidad del reemplazo del motor en el campo al "unirizar" más completamente un motor radial BMW 801, con tantos de sus sistemas auxiliares como sea posible reemplazables simultáneamente con el motor mismo, en lugar de abrir o quitar. una capota "separada" unida al fuselaje del avión.
Los motores normalmente los entregaba BMW completos con su capó, listos para ser atornillados a la parte delantera del avión o góndola, desde 1942 como Motoranlage (M) y 1944/1945 como Triebwerksanlage (T) . El Motoranlage era la forma original del concepto de instalación de central eléctrica unificada intercambiable Kraftei , o " power-egg ", utilizado en muchos aviones alemanes en tiempos de guerra. Se usaba con mayor frecuencia con diseños bimotores y multimotores, con cierta necesidad de complementos externos. El formato Triebwerksanlage más completo para la unificación consolidó más sistemas de accesorios requeridos por el motor más allá de lo que podía hacer el concepto anterior de Motoranlage, además de algunos soportes externos, como un sistema de escape integralmente completo (incluido un turbocompresor, si está instalado como parte del diseño), como una unidad completamente intercambiable. Tanto el formato M como el T también se utilizaron con varios motores en línea, como el Daimler-Benz DB 603 utilizado tanto para las versiones con motor en línea del Do 217 como para el enorme hidroavión BV 238 , y los motores Junkers Jumo 213 utilizados para marcas posteriores. del avión polivalente Ju 88 .
Los formatos de motor unificado M y T agregaron sufijos designadores secundarios, que especialmente para el radial 801 (y quizás otros), no siempre coincidían con el sufijo de letra que designaba el motor radial desnudo utilizado para una instalación unificada en particular, confundiendo el nombre del 801. subtipos de series de motores considerablemente. Estos designadores de sufijos inicialmente se referían a estos kits completos y sus homólogos de motor "desnudos" casi de manera intercambiable. Los modelos A, B y L eran conocidos (lógicamente) como motores MA, MB y ML estilo Motoranlage en esta forma, pero el D-2 común se conocía en cambio como MG. A medida que avanzaba la guerra, la confusión aumentó, el modelo E se entregó como estilo Triebwerksanlage TG o TH, aparentemente sugiriendo una relación con los motores G y H, pero en realidad se entregaron como TL y TP. Es bastante común ver que las versiones turboalimentadas se mencionan solo con la T para las instalaciones Triebwerksanlage más completamente unificadas , en particular la (más notoria de todas) TJ para el subtipo radial turboalimentado BMW 801J y los modelos TQ, lo que confunde aún más el problema.
Datos de [14]
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El Jumo 213 tenía un cabezal de tres válvulas, pero se estaba desarrollando uno de cuatro válvulas para la versión "J".
Sin embargo, está documentado que el Jumo 213A tenía un rendimiento superior a gran altitud en ese momento particular, aunque el DB 603 se desarrolló más tarde con características iguales o mejores.
