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弗兰克·惠特尔与喷气式航空发动机

(2015-02-13 21:00:31) 下一个

  喷气式发动机的产生,给世界航空工业带来了一场革命。由于它采用了全新的工作原理,可为飞机提供远远超过其前辈——活塞式发动机的强大动力,而且它还 摒弃了前者所“难以割舍”的痼疾――螺旋桨,因而大幅度提高了飞机的性能。如今,喷气技术已经得到了越来越广泛的应用,不论是军用还是民用飞机,甚至某些 航模也采用小型脉冲喷气发动机作为自己的动力装置。然而,当英国人弗兰克.惠特尔爵士将这只“丑小鸭”刚刚带到世界上来时,却颇费了一番周折。   1907年6月1日,惠特尔出生于英格兰南部的考文垂。在第一次世界大战中,童年的惠特尔亲眼看到战斗飞机的空中格斗,从而对空战产生了浓厚兴趣。 16岁时,惠特尔考入英国皇家空军见习学校,毕业后到克兰威尔的皇家空军学院学习。在校期间,他就发现驱动螺旋桨的活塞式发动机满足不了飞机高空高速飞行 的需要,并在毕业论文中提出了新型推进系统涡轮喷气发动机的工作原理:先将空气吸人,再经过双面离心压气机压缩,然后在单管燃烧室内喷油燃烧;燃烧后的高 压燃气驱动涡轮带动压气机,同时高速从尾喷管喷 出,从而产生推力推进飞机。他推导出了发动机热力学的基本方程,并且提出飞机的巡航高度可以达到35000米。

惠特尔的设想,令人耳 目一新,但由于在1929年,人们的思想仍固囿于传统的活塞式发动机的模式中,没有人相信他的设计能够实现,惠特尔跑了几家厂商,均被婉言谢绝。其设计方 案也被漠然置之。由于无人采用,因此惠特尔的燃气涡轮喷气发动机方案只得先申请专利。这时,他年仅23岁。

1935年,机遇终于来 了,在原克兰威尔皇家军学院的一位学友威廉斯的安排下,一家由银行家组成的商行决定资助新办的“动力喷气有限公司”,试制惠特尔发明的涡轮喷气发动机。惠 特尔也进入这家公司工作。这年6月,惠特尔开始设计第一台涡轮喷气发动机。 1937年4月13日,这台双面离心式压气机、10个单管燃烧室的燃气涡轮喷气发动机在试车台上运转起来;转速达到了11750转/分,发出推力545公 斤(5340牛顿)。该发动机从设计、制造到运转成功,仅花了不到两年的间。

当皇家空军部的军官看到第一台燃气涡轮喷气发动机确实在 成功运行和可以工作时,才答应给予资金支持;翌年3月,空军与惠特尔签订了合同,用一台改进的发动机装备飞机。接着罗斯特飞机公司与他签订了合同,制造惠 特尔W1型涡轮喷气发动机装E-28/39飞机,作为飞行试验。

但是,由于长期辛劳,惠特尔的身体状况已经变得很坏,再加上第一台发动机运转一直不稳定,啸声极大,难以正常工作,所有的合作者都离他而去,惠特尔的精神几乎达到崩溃的地步。1938年4月,惠特尔制造了第二台发动机,并稳定工作了两个小时,但最后还是解体了。

1939年,二战爆发,英国若一开始就大力支持惠特尔的研究,这时可能已占有压倒的空中优势,但事实并非如此。到了1940年7月,惠特尔的发动机终于 可以稳定工作,41年5月,英国第一架喷气式飞机E-28/39试飞,并演示给邱吉尔,却不邀请喷气发动机的发明者惠特尔。

这一切延 续到了1945年8月,德国的Me-262喷气式战斗机率先投入使用,这种飞机速度远远超过同期最优秀的活塞式战斗机,令同盟国感到震惊。尽管由于此时已 近二战结束,法西斯已回天无术,少量的喷气式战斗机也未能起到多大作用,惠特尔还是感到十分痛心,毕竟在这场竞赛中,他在大部分时间处于领先的,是官僚们 耽误了他。

1948年,英国政府终于公开承认了惠特尔的贡献,授予他勋章和奖金,并封他为爵士,晋升准将。全世界许多国家、城市、大学、专业学会也给他无数的奖章和名誉学位。1976年惠特尔移居美国,成为一名大学教授,安静地住在乡间。
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