El BMW 801 era un potente motor radial de aviación 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 doble fila generaban entre 1560 y 2000 CV (1540–1970 hp, o 1150–1470 kW ). Fue el motor radial más producido de Alemania en la Segunda Guerra Mundial con más de 61 000 construidos.
El 801 fue originalmente pensado para reemplazar los tipos radiales existentes en los aviones de transporte y utilitarios alemanes. En ese momento, hubo un amplio consenso entre los diseñadores europeos [ cita requerida ] en que un motor en línea era un requisito para los diseños de alto rendimiento debido a su área frontal más pequeña y la menor resistencia resultante. 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 radial BMW 801 también fue pionero en el uso de lo que hoy se designaría como una 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, lo que permitió el funcionamiento adecuado del motor con solo una palanca del acelerador. [1]
En la década de 1930, BMW obtuvo una licencia para fabricar los motores Pratt & Whitney Hornet . A mediados de esa década, ya habían presentado una versión mejorada, el BMW 132. El BMW 132 se utilizó ampliamente, 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 requerida ] que suministraba 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 fue originalmente pensado para ser utilizado en funciones similares a las de los otros radiales alemanes, a saber, 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 proyecto de caza Focke-Wulf 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 su mantenimiento más fácil y su confiabilidad mejorada eran muy valorados. Los esfuerzos para mejorar estos diseños llevaron a nuevos diseños de carenado que redujeron las preocupaciones sobre la resistencia. Tank sintió que la atención al detalle podría dar como resultado un radial aerodinámico que no sufriría una resistencia excesiva y sería competitivo con los 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 cono de hélice hueco de gran tamaño y con flujo continuo abierto en el extremo delantero, que soplaba aire más allá de los cilindros del motor, y parte de él se aspiraba a través de conductos en forma de S sobre un radiador para enfriar el aceite. Sin embargo, este sistema resultó casi imposible de operar correctamente con el BMW 139; los primeros prototipos del Fw 190 demostraron terribles problemas de refrigeración. Aunque los problemas parecían solucionables, ya 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 ponerse en producción rápidamente.
El nuevo diseño recibió el nombre de BMW 801 después de que la RLM le diera a BMW un nuevo bloque de números de motor "109-800" para usar después de su fusión con Bramo. El 801 mantuvo la admisión y escape de una sola válvula del estilo antiguo del 139, mientras que la mayoría de los motores en línea de la época habían pasado a tener tres (como había hecho Junkers ) [2] [3] o cuatro válvulas por cilindro, o en el uso británico para sus propios radiales, válvulas de manguito . Se realizaron 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 una sola etapa y dos velocidades directamente engranado al motor (a diferencia de la versión con embrague hidráulico del DB 601 ), lo que llevó a un rendimiento de altitud bastante limitado, en consonancia con su uso previsto en altitudes medias. 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 del motor utilizadas para 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 la cubierta delantera diseñada 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 equivalente a 150-200 hp (110-150 kW; 150-200 PS). También maximizó el uso de presión de aire positiva para ayudar a enfriar los cilindros, las cabezas y otras partes internas. [4]
Los primeros BMW 801A entraron en funcionamiento en abril de 1939, solo seis meses después de comenzar a trabajar en el diseño, y la producción comenzó en 1940. [5] El 801B debía ser idéntico al 801A excepto por la caja de cambios, que invertía la dirección de rotación de la hélice en sentido antihorario, como se ve desde detrás del motor. Los modelos A y B estaban destinados a usarse en pares en diseños de dos motores, cancelando 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 hp, 1.147 kW) para el despegue. Las principales aplicaciones de los motores 801A/L incluyen múltiples variantes del Junkers Ju 88 y el Dornier Do 217 .
El BMW 801C fue desarrollado para su uso en cazas monomotor o multimotor e incluía un nuevo control hidráulico de la hélice y varios cambios destinados a mejorar la refrigeración, incluidas "branquias" de refrigeración en la cubierta 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 hidráulico de la hélice 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 de la serie BMW 801 D-2 a principios de 1942, que funcionaban con combustible C2/C3 de 100 octanos en lugar del B4 de 87 octanos de los A/B/C/L, lo que aumentaba la potencia de despegue a 1.700 CV (1.677 hp, 1.250 kW). 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 sentido horario y antihorario 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 de inyección de una mezcla de agua y metanol al 50-50, conocida como MW50, en el sobrealimentador, principalmente por su efecto antidetonación, lo que permitía el uso de presiones de sobrealimentación mayores. Los efectos secundarios fueron la refrigeración del motor y la refrigeración de la carga. Se ganó algo de rendimiento, pero a costa de la vida útil del motor. Esto se reemplazó 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 MW50 en lugar de inyección C3. Con la sobrealimentación MW50 activada, la potencia de despegue aumentó a 2000 CV (1470 kW), la inyección C3 inicialmente solo se permitió para uso a baja altitud y aumentó la potencia de despegue a 1870 CV. Más tarde, se permitieron sistemas de inyección C3 para uso a baja y media altitud y aumentaron la potencia de despegue a más de 1900 CV.
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Con el motor siendo utilizado en misiones de cazas de mayor altitud, se hicieron varios intentos para abordar el limitado rendimiento del sobrealimentador original. El BMW 801E era 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 ajustaban el sobrealimentador para altitudes mayores. Aunque la potencia de despegue no se vio afectada, la potencia de crucero aumentó en más de 100 hp (75 kW) y los modos de "alta potencia" para ascenso en casi 1.500 a 1.650 CV; y el combate también se mejoró en hasta 150 hp (110 kW). El modelo E también se utilizó como base para el BMW 801R, que incluía un sobrealimentador de cuatro velocidades de dos etapas mucho más complejo y potente, así como culatas de cilindros de hidronalium fundido a presión , cigüeñal y pistones reforzados, y cilindros y válvulas de escape cromados; Se esperaba que esta versión produjera más de 2.000 hp (1.500 kW; 2.000 PS), o más de 2.600 hp (1.900 kW; 2.600 PS) con inyección de metanol -agua MW 50. [6]
A pesar de estas mejoras, el modelo E no se utilizó ampliamente. En cambio, las mejoras continuas del modelo E básico dieron lugar al BMW 801F, que mejoró drásticamente el rendimiento en todos los ámbitos, con un aumento de la potencia de despegue a 2.400 CV (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 podía superar los 1.500 kW a partir de un motor de avión militar probado. Se planeó utilizar el F en todos los modelos tardíos del Fw 190, pero la guerra terminó antes de que comenzara la producción.
A BMW se le había pedido que estableciera prioridades para los motores radiales de producción de 14 cilindros BMW 801, de 18 cilindros BMW 802 y de 28 cilindros BMW 803 refrigerado por líquido .
La primera prioridad fue desarrollar el 801 "hasta sus límites", la segunda prioridad fue el diseño y la construcción del prototipo del 802 y, por último, el complejo radial de cuatro filas 803 solo recibió atención en su diseño y desarrollo. [7]
Por el contrario, los equivalentes aliados , como el Wright Twin Cyclone estadounidense y los radiales Shvetsov ASh-82 soviéticos , nunca necesitaron desarrollarse más allá de los 1.500 kW, ya que estas naciones poseían motores de aviación radiales de 18 cilindros de mayor cilindrada, capaces de generar más potencia.
Como resultado de la máxima prioridad que se dio al exitoso desarrollo del diseño del 801, se hicieron varios intentos de utilizar turbocompresores también en la serie BMW 801. El primero utilizó un BMW 801D modificado para crear el BMW 801J, [8] entregando 1.810 CV (1.785 hp, 1.331 kW) en el despegue y 1.500 CV (1.103 kW) a 12.200 m (40.000 ft), una altitud en la que el D luchaba por producir 630 CV (463 kW). El BMW 801E también fue modificado para crear el BMW 801Q, entregando unos magníficos 1.715 CV (1.261 kW) a 12.200 m (40.000 ft), potencias que ningún motor radial existente de Allied con una cilindrada similar podía igualar.
El turbocompresor estaba instalado detrás del motor con una inclinación de 30° hacia adelante respecto de un eje vertical, poseía álabes de turbina huecos en la sección de escape, [6] y en una foto de la revista Flight , parece tener unidades de intercooler instaladas alrededor de la circunferencia interior del carenado trasero, justo detrás de la fila trasera de cilindros. [8]
No muchos de estos motores entraron en producción debido a los altos costos, y los diversos diseños de gran altitud basados en ellos se vieron obligados a recurrir a otros motores, generalmente el Junkers Jumo 213 .
Existe una cantidad considerable de BMW 801 en museos, algunos en exhibición por sí solos, con unos 20 de ellos asociados con ejemplos sobrevivientes 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 JG 54 , fue restaurado a condiciones de vuelo junto con su motor BMW 801 original. A partir de 2011, está nuevamente en condiciones de volar y se encuentra en Seattle , Washington , EE. UU . [9] El único Ju 388 sobreviviente , 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 completo sobreviviente, en el New England Air Museum , Bradley International Airport , Windsor Locks, Connecticut. [10] Asimismo, el caza nocturno Ju 88R-1 en el Royal Air Force Museum de Londres (ver foto de arriba) también tiene radiales BMW 801 unificados instalados.
El 801 era un motor radial con dos filas de siete cilindros. Los cilindros tenían un diámetro y una carrera de 156 milímetros (6,1 pulgadas), lo que daba una capacidad total de 41,8 litros (2.550 pulgadas cúbicas), apenas un poco menos que el motor radial de dos filas Wright Cyclone 14 estadounidense de unos 1.600 a 1.900 CV de potencia. La unidad (incluidos los soportes) pesaba entre 1.010 y 1.250 kg y medía unos 1,29 m (51 pulgadas) de ancho, según el modelo.
El BMW 801 se enfriaba mediante aire forzado con un 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). [11] El aire del ventilador se impulsaba hacia el centro del motor, delante de la carcasa de engranajes de la hélice, y la forma de la carcasa y del propio motor llevaban el aire hacia el exterior de la cubierta y a través de los cilindros. Un conjunto de ranuras o branquias en la parte trasera de la cubierta permitía que el aire caliente escapara. Esto proporcionaba una refrigeración eficaz, aunque a costa de unos 70 CV (69 hp, 51,5 kW) necesarios para accionar el ventilador cuando el avión iba a baja velocidad. Por encima de las 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. [11]
El 801 utilizaba un sistema relativamente complejo, parte integral del sistema de carenado delantero diseñado por BMW, para enfriar el aceite lubricante. Se construyó un núcleo de enfriador de aceite en forma de anillo en el carenado delantero provisto por BMW, justo detrás del ventilador. La parte exterior del núcleo del enfriador de aceite estaba en contacto con la chapa metálica del carenado principal, para posiblemente actuar como disipador de calor . El carenado delantero diseñado por BMW comprendía un anillo de metal con una sección transversal en forma de C, con el borde exterior justo fuera del borde del carenado y el lado interior en el interior del núcleo del enfriador de aceite. Juntos, el anillo de metal y el carenado formaban 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 hueco entre el capó y el borde exterior del anillo de metal producía un efecto de vacío que extraía aire desde la parte delantera del motor hacia fuera y hacia delante dentro del área interior más delantera del capó, justo detrás del ventilador, y lo hacía fluir hacia delante a través del núcleo del enfriador de aceite en una trayectoria de flujo de aire separada del flujo en dirección trasera que enfriaba los cilindros del motor, solo para proporcionar refrigeración al aceite del 801. La velocidad del flujo de aire de enfriamiento sobre el núcleo se podía controlar moviendo el anillo de metal ligeramente hacia delante o hacia atrás para abrir o cerrar el hueco. [12]
Las razones para este complejo sistema eran tres. Una era eliminar cualquier resistencia aerodinámica adicional que produciría un enfriador de aceite saliente, en este caso eliminando el factor de resistencia adicional encerrándolo dentro de la cubierta delantera del motor. La segunda 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 proporcionaba refrigeración incluso cuando el avión estaba estacionado. La desventaja de este diseño era que el enfriador de aceite estaba en una ubicación extremadamente vulnerable y el anillo de metal se blindaba cada vez más a medida que avanzaba la guerra.
El diseño del carenado del BMW 801 fue clave para su correcta refrigeración, que BMW diseñó y construyó y suministró junto con el motor. El diseño evolucionó a lo largo de la guerra, incluida una extensión de los soportes del motor que permitió branquias de refrigeración más grandes. Este carenado suministrado de fábrica también mejoró la simplicidad del reemplazo del motor en el campo al "unificar" más completamente un motor radial BMW 801, con la posibilidad de reemplazar simultáneamente tantos de sus sistemas auxiliares como fuera posible con el propio motor, en lugar de abrir o quitar un carenado "separado" unido al fuselaje del avión.
Los motores se entregaban generalmente desde BMW completos en su carenado, listos para ser atornillados a la parte delantera del avión o la góndola, desde 1942 como Motoranlage (M) y 1944/1945 como Triebwerksanlage (T) . El Motoranlage era la forma original del concepto de instalación de motor unificado Kraftei intercambiable , o " huevo de potencia ", utilizado en muchos aviones alemanes en tiempos de guerra. Se utilizaba con mayor frecuencia con diseños bimotores y multimotores, con cierta necesidad de complementos externos. El formato Triebwerksanlage más completo para la unificación consolidó más de los sistemas de accesorios necesarios del motor más allá de lo que podía permitir el concepto anterior de Motoranlage, además de algunos montajes externos, como un sistema de escape integralmente completo (incluido un turbocompresor, si se instalaba como parte del diseño), como una unidad completamente intercambiable. Los formatos M y 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 multifunción Ju 88 .
Los formatos de motor unificado M y T añadieron sufijos de designación 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, lo que confundía considerablemente la denominación de los subtipos de la serie de motores 801. Estos sufijos de designación se referían inicialmente a estos kits completos y sus homólogos de motor "desnudo" casi indistintamente. Los modelos A, B y L se conocían (lógicamente) como motores MA, MB y ML de 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 TG o TH de estilo Triebwerksanlage , aparentemente sugiriendo una relación con los motores G y H, pero de hecho estos 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 TJ (la más notoria de todas) para el subtipo radial turboalimentado BMW 801J y los modelos TQ, lo que confunde aún más el asunto.
Datos de [13]
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