Walter HWK 109-509

Características
Walter HWK 109-509 (char. 109-509A)
Um HWK 109-509A, em exibição no Luftwaffenmuseum (en) , Berlin-Gatow , Alemanha .

Construtor	Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft (en) (HWK)
Primeiro voo	24 de junho de 1943
usar	• Me 163 Komet • Ba 349 Natter
Modelo	Motor de foguete de combustível líquido
Massa	170 kg
Desempenho
Impulso seco máximo	14,7 kN

O Walter HWK 109-509 era um motor de foguete de propelente líquido , desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial a partir de 1943 pelo construtor alemão Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft (in) (HWK). Ele alimentou os interceptores do motor de foguete Messerschmitt Me 163 Komet e Bachem Ba 349 Natter .

O número "109" incluído na designação foi o prefixo dado pelo RLM a todos os motores a jato , foguetes ou turbojatos , projetados pela Alemanha durante a Segunda Guerra Mundial.

Concepção e Desenvolvimento

As primeiras versões do Me 163, denominado Me 163A, haviam sido impulsionadas por um conceito anterior operando com um "motor frio", o RII-203 , desenvolvido a partir de 1939 e utilizando o " T-Stoff ", uma substância composta por 80% peróxido de hidrogênio (H 2 O 2), decomposto por catálise por " Z-Stoff ", um oxidante composto por vários permanganatos . Este último, entretanto, tendia a obstruir os bocais da câmara de combustão , causando flutuações de potência e potencialmente explosões . O maior problema, porém, era que a potência não podia ser modulada (por um acelerador, por exemplo) e, quando a aeronave retornava ao vôo nivelado após subir em altitude, acelerava rapidamente a velocidades que apresentavam sérios problemas de compressibilidade . O Ministério da Aviação do Reich (RLM) solicitou que uma versão fosse desenvolvida com um acelerador e, portanto, um empuxo que pudesse ser alterado durante o vôo. A volta do motor às pranchetas começou em 1942 , e a nova versão ganhou a designação interna de RII-211 .

Durante este período, Hellmuth Walter também estava trabalhando com um novo combustível conhecido como " C-Stoff ", que produzia calor significativo e, portanto, deu aos motores o termo "motores quentes". O C-Stoff era uma mistura de cerca de 57% de metanol (CH 3 OH), 30% de hidrato de hidrazina (N 2 H 4) E 13% de água (H 2 S), com uma pequena quantidade de catalisador conhecido como " catalisador 431 " (K 3 [Cu (CN) 4) Os dois elementos, C-Stoff e T-Stoff, reagiram violentamente quando colocados em contato um com o outro. O violento processo de combustão resultou na formação de água, dióxido de carbono e nitrogênio , e uma enorme quantidade de calor projetando uma corrente superaquecida de vapor, nitrogênio e ar que foi expelido por um orifício em direção à parte traseira do motor, produzindo um impulso para a frente de cerca de 17 kN .

Para resolver o problema de variação de potência, o novo motor incorporou turbobombas com duas configurações. As bombas eram acionadas por uma única turbina , acionada pelo vapor gerado pela decomposição do T-Stoff com uma malha metálica de catalisador . Combinado com um acelerador mecânico, esse sistema fornecia quatro níveis de potência do motor, desde a marcha lenta até a potência total para subida de altitude. Na prática, constatou-se que a possibilidade de variar a potência do motor degradava muito sua eficiência e consumo de combustível, a ponto de não melhorar a durabilidade da aeronave como se esperava. Apesar desse problema, essa versão do motor ainda estava instalada no Me 163B.

A solução final para o problema de variação de potência foi fornecida pelas versões B e C do motor. Estes empregavam duas câmaras de combustão, a original recebendo retroativamente o nome de " Hauptofen ", e sendo acompanhada logo abaixo de uma segunda menor designada " Marschofen ", sendo esta última ajustada para produzir o empuxo necessário para um vôo nivelado em alta velocidade (4 kN ) . Essa segunda câmara produzia essa potência em seu ponto operacional ideal, de modo que não sofria dos problemas de eficiência que afetaram os primeiros modelos quando foram feitas tentativas de variar sua potência. O mecanismo de aceleração da câmara de combustão original foi removido e a variação de potência foi alcançada simplesmente ligando ou desligando o motor principal. Esta nova versão melhorou significativamente a resistência de cruzeiro da aeronave, com tempos médios de voo caindo de apenas oito para cerca de 12 minutos, uma melhoria de 50%. Esse motor também era mecanicamente mais simples, pois possuía turbobombas de velocidade fixa.

O motor era um projeto inteiro integrado, com todos os componentes do sistema, com exceção dos tanques propelentes , trancados dentro de uma estrutura cúbica - esta estrutura, entretanto, foi reduzida para o conceito em duas salas 109 -509C. Apenas as câmaras de combustão e os tubos que as ligavam ao resto do motor foram instalados fora e atrás da estrutura cúbica. As câmaras de combustão foram resfriadas pela circulação de C-Stoff em suas paredes. Ele foi então enviado de volta às câmaras para passar por sua reação com o T-Stoff e produzir o impulso.

Cerca de 300 exemplares deste motor foram produzidos, completando sua carreira operacional ao mesmo tempo que o Me 163, por volta de Abril de 1945. Uma cópia da versão 509B foi feita pelos japoneses para impulsionar o Mitsubishi J8M , uma cópia do Me 163, mas voou apenas um vôo, emJulho de 1945, o que resultou em um acidente.

Versões

HWK 109-509A-0 : modelo de pré-produção, feito deMaio de 1943. O empuxo deste motor foi regulado entre 2,9 e 14,7 kN . Sua massa era de 170 kg . O primeiro voo ocorreu em24 de junho de 1943, a bordo do Me 163b numerado “ V-21 ”;
HWK 109-509A-1 : Primeira série de produção do motor, usado no Me 163B daAgosto de 1944. O empuxo foi ajustável entre 1 e 15,7 kN ;
HWK 109-509A-2 : Versão para o Me 163B-1a. Pesando apenas 100 kg no total, este motor consistia em dois conjuntos principais. O conjunto em forma de cubo na frente incluía a cobertura da turbina, bombas de propelente engatadas no eixo desta turbina, a caixa de controle, uma válvula redutora de pressão e o motor de partida elétrico. O conjunto traseiro era formado pela câmara de combustão, conectada à parte frontal por um "tubo de pressão" cilíndrico contendo tubos que levavam os propelentes aos injetores individuais da câmara de combustão. O empuxo foi ajustável entre 2 e um máximo de 16,7 kN ;
HWK 109-509B-1 : Versão de maior potência do 509 A-1. Este motor foi a primeira versão a ser equipado com as duas câmaras de combustão sobrepostas, “ Hauptofen ” acima e “ Marschofen ” navegando com impulso inferior abaixo, com um impulso adicional de 2,9 kN . Esta câmara auxiliar foi considerada necessária devido ao alto consumo de T-Stoff da unidade principal de cerca de 5 kg / se superando as estimativas de 100%. O impulso da câmara principal era ajustável de 1 a 19,6 kN . Uma cópia restaurada do motor de câmara única do Me 163B, bem como a única cópia conhecida - estabelecida como o terceiro protótipo - nos Estados Unidos da câmara dupla 509B estão em exibição na frente e de cada lado do restaurado Messerschmitt Me 163B., Do Museu Nacional da Força Aérea dos Estados Unidos , com o número de série ( alemão : werknummber ) 191 095 em sua barbatana vertical;
HWK 109-509C-1 : Versão de câmara dupla semelhante à série B, mas baseada na versão mais potente 509 A-2. A grande diferença é a simplificação e o desaparecimento de parte da estrutura da frente cúbica, para reduzir a massa do todo. A câmara de combustão principal produziu um empuxo de 3,9 a 19,6 kN , enquanto a câmara auxiliar produziu um empuxo de 3,9 kN . O motor era para ser usado pelo Messerschmitt Me 263 (Ju 248). Parece que Walter promoveu esta versão desde os primeiros dias do programa, com o motor aparecendo como a escolha de propulsão de muitos projetos de caçadores de motores de foguete propostos no final de 1944 . O motor foi testado no solo emAgosto de 1944mas nunca tomou o ar. Uma cópia salva está em exibição no Royal Air Force Museum em Cosford , Reino Unido ;
HWK 109-509D-1 : Versão derivada do 509C-1 destinada ao uso pelos dispositivos da versão B aprimorada do Ba 349 Natter . O motor foi projetado para ser recuperado por um pára - quedas , junto com toda a seção traseira da aeronave, incluindo sua cauda . A maior diferença com a versão C-1 vinha do fornecimento de peróxido de hidrogênio para o gerador de gás, que era então feito por gravidade;
HWK 109-509S-2 : Versão totalmente revisada e mais leve, destinada à instalação permanente como propulsor de reforço no interceptor de defesa nacional Messerschmitt Me 262 Heimatschützer IV ;
HWK RII-211 : Designação da empresa para o protótipo de motores da série 509A-2.

Formulários

Arado E.381 (en)
Bachem Ba 349
DFS 228
Focke-Wulf Volksjäger (en)
Messerschmitt Me 163
Messerschmitt Me 262C , nas versões de avaliação do protótipo “ Heimatschützer ”;
Mitsubishi J8M : Versão produzida sob licença do Japão .

Cópias em exibição

Museu Nacional da Força Aérea dos Estados Unidos , EUA : Cópias das versões de câmara simples e dupla;
National Museum of Flight (in) na Escócia ;
Luftwaffenmuseum (en) , em Berlin-Gatow , Alemanha ;
Coleção Shuttleworth (em) , Reino Unido ;
Ballarat Aviation Museum (in) na Austrália .

Notas e referências

(em) Gunston 1989 , p. 285.
(em) " HWK 109-509.A-1 Wkr.Nr. None ” , Coleção Shuttleworth (acessado em 27 de maio de 2017 ) .
(em) Shamus Reddin, " Me 163A - The Walter RII-203 " , The Hellmuth Walter Website (acessado em 27 de maio de 2017 ) .
(en) PR Stokes, Peróxido de hidrogênio para energia e propulsão , Museu da Ciência, Londres,14 de janeiro de 1998, 30 p. ( leia online [PDF] ) , p. 14 e 15.
(de) Stüwe 1995 , p. 220
(de) Stüwe 1995 , p. 221–222.
(em) " RAF Museum, Cosford - HWK 109-509.C - Wkr.Nr. Nenhum ” , The Hellmuth Walter Website (acessado em 27 de maio de 2017 ) .
(em) " The Walter RII-211, HWK 109-509.C " , The Hellmuth Walter Website (acessado em 27 de maio de 2017 ) .
(em) " Walter HWK 509A Rocket " , Museu Nacional da Força Aérea dos EUA (NMUSAF) (acessado em 27 de maio de 2017 ) .
(em) " Walter HWK 509B-1 Rocket " , Museu Nacional da Força Aérea dos EUA (NMUSAF) (acessado em 27 de maio de 2017 ) .
JP Colliat, " Rocket Motor Interceptors: X- The Bachem Ba-349 Natter " , Prototypes.com,13 de maio de 2003(acessado em 29 de maio de 2017 ) .

Veja também

Bibliografia

: documento usado como fonte para este artigo.

(pt) Bill Gunston, Jane's Fighting Aircraft da Segunda Guerra Mundial , Imprensa Militar,1989( ISBN 0-517-67964-7 e 9780517679647 , apresentação online ).
(pt) John Christopher , The Race for Hitler's X-Planes: Grã-Bretanha 1945 Mission To Capture Secret Luftwaffe Technology , The Mill, Gloucestshire (UK), History Press,1 ° de março de 2013, 224 p. ( ISBN 978-0-7524-6457-2 e 0-7524-6457-4 , apresentação online ).
(de) Botho Stüwe , Peenemünde West: Die Erprobungsstelle der Luftwaffe für geheime Fernlenkwaffen und deren Entwicklungsgeschichte , Bechtermünz Verlag,1995, 847 p. ( ISBN 978-3-8289-0294-7 e 3-8289-0294-4 , apresentação online ).