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弗蘭克·惠特爾與噴氣式航空發動機

(2015-02-13 21:00:31) 下一個

  噴氣式發動機的產生,給世界航空工業帶來了一場革命。由於它采用了全新的工作原理,可為飛機提供遠遠超過其前輩——活塞式發動機的強大動力,而且它還 摒棄了前者所“難以割舍”的痼疾――螺旋槳,因而大幅度提高了飛機的性能。如今,噴氣技術已經得到了越來越廣泛的應用,不論是軍用還是民用飛機,甚至某些 航模也采用小型脈衝噴氣發動機作為自己的動力裝置。然而,當英國人弗蘭克.惠特爾爵士將這隻“醜小鴨”剛剛帶到世界上來時,卻頗費了一番周折。   1907年6月1日,惠特爾出生於英格蘭南部的考文垂。在第一次世界大戰中,童年的惠特爾親眼看到戰鬥飛機的空中格鬥,從而對空戰產生了濃厚興趣。 16歲時,惠特爾考入英國皇家空軍見習學校,畢業後到克蘭威爾的皇家空軍學院學習。在校期間,他就發現驅動螺旋槳的活塞式發動機滿足不了飛機高空高速飛行 的需要,並在畢業論文中提出了新型推進係統渦輪噴氣發動機的工作原理:先將空氣吸人,再經過雙麵離心壓氣機壓縮,然後在單管燃燒室內噴油燃燒;燃燒後的高 壓燃氣驅動渦輪帶動壓氣機,同時高速從尾噴管噴 出,從而產生推力推進飛機。他推導出了發動機熱力學的基本方程,並且提出飛機的巡航高度可以達到35000米。

惠特爾的設想,令人耳 目一新,但由於在1929年,人們的思想仍固囿於傳統的活塞式發動機的模式中,沒有人相信他的設計能夠實現,惠特爾跑了幾家廠商,均被婉言謝絕。其設計方 案也被漠然置之。由於無人采用,因此惠特爾的燃氣渦輪噴氣發動機方案隻得先申請專利。這時,他年僅23歲。

1935年,機遇終於來 了,在原克蘭威爾皇家軍學院的一位學友威廉斯的安排下,一家由銀行家組成的商行決定資助新辦的“動力噴氣有限公司”,試製惠特爾發明的渦輪噴氣發動機。惠 特爾也進入這家公司工作。這年6月,惠特爾開始設計第一台渦輪噴氣發動機。 1937年4月13日,這台雙麵離心式壓氣機、10個單管燃燒室的燃氣渦輪噴氣發動機在試車台上運轉起來;轉速達到了11750轉/分,發出推力545公 斤(5340牛頓)。該發動機從設計、製造到運轉成功,僅花了不到兩年的間。

當皇家空軍部的軍官看到第一台燃氣渦輪噴氣發動機確實在 成功運行和可以工作時,才答應給予資金支持;翌年3月,空軍與惠特爾簽訂了合同,用一台改進的發動機裝備飛機。接著羅斯特飛機公司與他簽訂了合同,製造惠 特爾W1型渦輪噴氣發動機裝E-28/39飛機,作為飛行試驗。

但是,由於長期辛勞,惠特爾的身體狀況已經變得很壞,再加上第一台發動機運轉一直不穩定,嘯聲極大,難以正常工作,所有的合作者都離他而去,惠特爾的精神幾乎達到崩潰的地步。1938年4月,惠特爾製造了第二台發動機,並穩定工作了兩個小時,但最後還是解體了。

1939年,二戰爆發,英國若一開始就大力支持惠特爾的研究,這時可能已占有壓倒的空中優勢,但事實並非如此。到了1940年7月,惠特爾的發動機終於 可以穩定工作,41年5月,英國第一架噴氣式飛機E-28/39試飛,並演示給邱吉爾,卻不邀請噴氣發動機的發明者惠特爾。

這一切延 續到了1945年8月,德國的Me-262噴氣式戰鬥機率先投入使用,這種飛機速度遠遠超過同期最優秀的活塞式戰鬥機,令同盟國感到震驚。盡管由於此時已 近二戰結束,法西斯已回天無術,少量的噴氣式戰鬥機也未能起到多大作用,惠特爾還是感到十分痛心,畢竟在這場競賽中,他在大部分時間處於領先的,是官僚們 耽誤了他。

1948年,英國政府終於公開承認了惠特爾的貢獻,授予他勳章和獎金,並封他為爵士,晉升準將。全世界許多國家、城市、大學、專業學會也給他無數的獎章和名譽學位。1976年惠特爾移居美國,成為一名大學教授,安靜地住在鄉間。
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