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[原创] 喷气式发动机的诞生---弗兰克.惠特尔

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翡翠情怀 发表于 2015-12-02 10:55:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
    喷气式发动机的诞生

    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。

    出生背景

  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。


    一生经历

  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。

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