Коммодор авиации сэр Фрэнк Уиттл , OM , KBE , CB , FRS , FRAeS [1] (1 июня 1907 — 8 августа 1996) — английский инженер, изобретатель и офицер авиации Королевских ВВС (RAF) . Ему приписывают изобретение турбореактивного двигателя. В 1921 году Максим Гийом подал патент на аналогичное изобретение, которое в то время было технически неосуществимо. Реактивные двигатели Уиттла были разработаны на несколько лет раньше, чем двигатели немца Ганса фон Охайна , который сконструировал первый в полете (но так и не работавший) турбореактивный двигатель.
Уиттл продемонстрировал способности к инженерному делу и интерес к полетам с раннего возраста. Сначала ВВС Великобритании отказали ему, но, решив присоединиться к силам, он преодолел свои физические ограничения, был принят и отправлен в Школу технической подготовки № 2, чтобы присоединиться к 1-й эскадрилье Cranwell Aircraft Apprentices. Ему преподавали теорию авиационных двигателей и приобретали практический опыт в инженерных мастерских. Его академические и практические способности в качестве ученика самолета позволили ему получить место на курсах подготовки офицеров в Крэнвелле . Он преуспел в учебе и стал опытным пилотом. Во время написания диссертации он сформулировал фундаментальные концепции, которые привели к созданию турбореактивного двигателя, получив патент на свою конструкцию в 1930 году. Его успехи на курсах офицерского инженерного дела принесли ему место на дальнейших курсах в Питерхаусе , Кембридж . где он окончил с отличием. [2] [3]
Без поддержки Министерства авиации он и двое отставных военнослужащих Королевских ВВС сформировали Power Jets Ltd для создания своего двигателя при содействии британской фирмы Thomson-Houston . [4] Несмотря на ограниченное финансирование, был создан прототип, который впервые был запущен в 1937 году. Этот успех вызвал официальный интерес, и были заключены контракты на разработку дальнейших двигателей, но продолжающийся стресс серьезно повлиял на здоровье Уиттла, что в конечном итоге привело к нервному срыву. в 1940 году. В 1944 году, когда Power Jets была национализирована, он снова перенес нервный срыв и ушел из совета директоров в 1946 году .
В 1948 году Уиттл ушел из Королевских ВВС и получил рыцарское звание . Он присоединился к BOAC в качестве технического консультанта, затем работал инженером-специалистом в Shell , а затем занял должность в Bristol Aero Engines . После эмиграции в США в 1976 году он принял должность профессора-исследователя NAVAIR в Военно-морской академии США с 1977 по 1979 год. В августе 1996 года Уиттл умер от рака легких в своем доме в Колумбии, штат Мэриленд. [6] В 2002 году Уиттл занял 42-е место в опросе BBC « 100 величайших британцев» . [7]
Уиттл родился в доме с террасами на Ньюкомб-роуд, Эрлсдон , Ковентри, Англия, 1 июня 1907 года и был старшим сыном Мозеса Уиттла и Сары Элис Гарлик. [8] Когда ему было девять лет, семья переехала в соседний город Ройал-Лемингтон-Спа, где его отец, очень изобретательный инженер-практик и механик, [9] приобрел компанию Leamington Valve and Piston Ring Company, которая включала в себя несколько токарных станков. и другие инструменты, а также одноцилиндровый газовый двигатель , экспертом в котором стал Уиттл. [2] [6] Уиттл развил бунтарскую и авантюрную жилку, а также рано проявил интерес к авиации. [8]
После двух лет обучения в Милвертонской школе Уиттл выиграл стипендию для обучения в средней школе, которая со временем стала Лимингтонским колледжем для мальчиков , но когда бизнес его отца пошел на убыль, денег, чтобы удержать его там, не хватило. Он быстро развил практические инженерные навыки, помогая в мастерской своего отца, и, будучи увлеченным читателем, проводил большую часть своего свободного времени в справочной библиотеке Лимингтона, читая об астрономии, технике, турбинах и теории полета. [9] В возрасте 15 лет, решив стать пилотом, Уиттл подал заявку на вступление в Королевские ВВС . [2]
В январе 1923 года, сдав вступительные экзамены в Королевские ВВС с высокой оценкой, Уиттл явился в Королевские ВВС Халтон в качестве ученика самолета . Он продержался всего два дня: рост всего пять футов и небольшой размер груди, он провалил медицинское обследование. [2] Затем он прошел энергичную программу тренировок и специальную диету, разработанную инструктором по физической подготовке в Халтоне, чтобы улучшить свое телосложение, но через шесть месяцев снова потерпел неудачу, когда ему сказали, что ему нельзя дать второй шанс. , несмотря на то, что он прибавил три дюйма к росту и груди. [8] Не испугавшись, он снова подал заявку под вымышленным именем и представил себя кандидатом в Школу технической подготовки № 2 RAF Cranwell . На этот раз он прошел медосмотр, и в сентябре того же года Бой Уиттл, француз, 364365, начал свое трехлетнее обучение в качестве авиамеханика в эскадрилье № 1 четвертого крыла учеников Королевских ВВС Крэнвелл, потому что ВВС Великобритании Хэлтон № 1 Школа технической подготовки [9] в то время не могла вместить всех авиационных учеников.
Уиттл ненавидел строгую дисциплину, налагаемую на учеников, и, убежденный, что нет никакой надежды когда-либо стать пилотом, одно время серьезно подумывал о дезертирстве. [9] Однако в первые дни своей работы учеником самолета (и в Королевском военно-воздушном колледже Крэнвелла ) он сохранял интерес к моделям самолетов и вступил в Общество моделей самолетов, где строил рабочие копии. Их качество привлекло внимание командира Подмастерья, который отметил, что Уиттл также был математическим гением. Он был настолько впечатлен, что в 1926 году рекомендовал Уиттла для обучения офицеров в колледже Королевских ВВС Крэнвелл. [2]
Для Уиттла это был шанс на всю жизнь не только поступить в ряды служащих, но и потому, что обучение включало уроки пилотирования на Avro 504 . [2] Находясь в Крэнвелле, он поселился в бунгало в Доррингтоне . Поскольку он был бывшим учеником среди большинства бывших школьников , жизнь кадета была для него нелегкой, но, тем не менее, он преуспел на курсах и в 1927 году пошел в одиночку после всего лишь 13,5 часов обучения, быстро дойдя до Бристольского истребителя и завоевав репутацию смельчака, выполняющего полеты на малых высотах и фигуры высшего пилотажа. [9]
Требованием курса было то, что каждый студент должен был подготовить к выпуску диссертацию: Уиттл решил написать свою о потенциальных разработках в области конструкции самолетов, в частности о полетах на больших высотах и скоростях более 500 миль в час (800 км/ч). В книге «Будущие разработки в авиастроении» он показал, что постепенное усовершенствование существующих винтовых двигателей вряд ли сделает такие полеты рутинными. Вместо этого он описал то, что сегодня называют реактивным двигателем ; воздушный компрессор, использующий обычный поршневой двигатель для подачи сжатого воздуха в камеру сгорания, выхлопы которой использовались непосредственно для создания тяги - по сути, камера дожигания, прикрепленная к воздушному компрессору с приводом от поршневого двигателя. Идея не была новой, и о ней уже некоторое время говорили в отрасли, но целью Уиттла было продемонстрировать, что на больших высотах более низкая плотность наружного воздуха повысит эффективность конструкции. Для дальних полетов, на примере почтового самолета, пересекающего Атлантику, двигатель будет проводить большую часть времени на большой высоте и, таким образом, может превзойти традиционную силовую установку. [2] По словам Уиттла, «... я пришел к общему выводу, что, если очень высокие скорости сочетаются с большой дальностью полета, необходимо будет летать на очень большой высоте, где низкая плотность воздуха значительно уменьшит сопротивление. пропорционально скорости». [10]
Из немногих учеников, принятых в Колледж Королевских ВВС, Уиттл окончил его в 1928 году в возрасте 21 года и в июле был назначен офицером- пилотом . [11] Он занял второе место в своем классе по учебе, получил Мемориальную премию Энди Феллоуза в области аэронавтики за свою диссертацию и был описан как пилот «исключительный и выше среднего». [2] Однако в его журнале полетов также были многочисленные предупреждения красными чернилами о показухе и чрезмерной самоуверенности, [2] и из-за опасных полетов на Armstrong Whitworth Siskin он был дисквалифицирован из соревнований по полетам в конце семестра. [9]
Уиттл продолжил работу над принципом реактивного двигателя после своей диссертационной работы, но в конце концов отказался от нее, когда дальнейшие расчеты показали, что он будет весить столько же, сколько обычный двигатель той же тяги. Размышляя над проблемой, он подумал: «Почему бы не заменить поршневой двигатель турбиной?» Вместо использования компрессора с приводом от поршневого двигателя для подачи сжатого воздуха в горелку можно использовать турбину для извлечения некоторой мощности из выхлопных газов и приведения в действие компрессора, аналогично нагнетателю . Оставшаяся тяга выхлопных газов будет приводить в движение самолет. [12]
27 августа 1928 года пилот-офицер Уиттл присоединился к 111-й эскадрилье , Хорнчерч, на самолетах Siskin III . Его сохраняющаяся репутация человека, умеющего летать на малых высотах и заниматься высшим пилотажем, вызвала общественную жалобу, которая едва не привела к тому, что он предстал перед военным трибуналом. [13] В течение года его направили в Центральную летную школу в Виттеринге на курс летного инструктора. Он стал популярным и одаренным инструктором и был выбран в качестве одного из участников конкурса по отбору команды для выполнения программы «сумасшедших полетов» на авиашоу Королевских ВВС 1930 года на авиабазе Королевских ВВС в Хендоне . Во время репетиций он уничтожил два самолета в результате аварий, но оба раза остался невредимым. После второго инцидента разъяренный лейтенант Гарольд В. Реберн яростно сказал: «Почему бы вам не взять все мои чертовы самолеты, свалить их в кучу посреди аэродрома и поджечь - это быстрее!» [13]
Уиттл продемонстрировал свою концепцию двигателя на базе, где она привлекла внимание летного офицера Пэта Джонсона, бывшего патентного эксперта. Джонсон, в свою очередь, передал концепцию командиру базы. Это запустило цепочку событий, которая почти привела к тому, что двигатели были произведены гораздо раньше, чем это произошло на самом деле. [2]
Ранее, в июле 1926 года, А. А. Гриффит опубликовал статью о компрессорах и турбинах, которую он изучал в Королевском авиационном заводе (RAE). Он показал, что до этого момента такие конструкции летали «с остановкой» и что, придав лопаткам компрессора поперечное сечение в форме аэродинамического профиля, их эффективность можно значительно повысить. Далее в документе описывалось, как повышенная эффективность компрессоров и турбин такого типа позволит создать реактивный двигатель, хотя он считал эту идею непрактичной и вместо этого предлагал использовать эту мощность в качестве турбовинтового двигателя . В то время в большинстве нагнетателей использовался центробежный компрессор , поэтому интерес к статье был ограниченным.
Воодушевленный своим командиром, в конце 1929 года Уиттл отправил свою концепцию в министерство авиации , чтобы посмотреть, будет ли она им интересна. Не обладая глубоким знанием темы, они обратились к единственному человеку, писавшему на эту тему, и передали статью Гриффиту. Гриффит, похоже, был убежден, что «простая» конструкция Уиттла никогда не сможет достичь той эффективности, которая необходима для практического двигателя. Указав на ошибку в одном из расчетов Уиттла, он продолжил, прокомментировав, что конструкция центробежной машины будет слишком велика для использования в самолетах и что использование реактивного двигателя непосредственно для получения энергии будет довольно неэффективным. ВВС Великобритании вернули Уиттлу свой комментарий, назвав проект «непрактичным». [2]
Пэт Джонсон оставался убежденным в обоснованности этой идеи, и в январе 1930 года Уиттл запатентовал эту идею [14]. идея, которая в противном случае была бы их собственностью. Джонсон организовал встречу с британской компанией Thomson-Houston (BTH), чей главный инженер по турбинам, похоже, согласился с основной идеей. Однако BTH не хотела тратить 60 000 фунтов стерлингов на ее разработку, и этот потенциальный успех на раннем этапе не пошел дальше. [2]
В январе 1930 года Уиттл получил звание летного офицера . [15] В Ковентри 24 мая 1930 года Уиттл женился на своей невесте Дороти Мэри Ли, от которой у него позже родилось двое сыновей, Дэвид и Ян. [13] Затем, в 1931 году, его направили в Экспериментальный институт морской авиации в Феликстоу в качестве офицера по вооружению и летчика-испытателя гидросамолетов, где он продолжал пропагандировать свою идею. Это сообщение стало неожиданностью, поскольку он никогда раньше не летал на гидросамолете, но, тем не менее, он увеличил свою репутацию пилота, управляя примерно 20 различными типами гидросамолетов, летающих лодок и амфибий. [9] [16]
Находясь в Феликстоу, Уиттл встретился с представителями фирмы Армстронга Сиддели и их техническим консультантом У.С. Фарреном . Фирма отклонила предложение Уиттла, сомневаясь в наличии материала, способного выдержать необходимые очень высокие температуры. Предложение Уиттла по турбореактивному двигателю требовало компрессора с соотношением давлений 4:1, в то время как лучший современный нагнетатель имел только половину этого значения. Помимо публикации статьи о нагнетателях, Уиттл написал «Дело о газовой турбине ». По словам Джона Голли, «в документе содержались примеры расчетов, которые показали значительное увеличение эффективности, которое можно было получить при установке газовой турбины на большой высоте благодаря благоприятному воздействию низкой температуры воздуха. Он также содержал расчеты, демонстрирующие степень, в которой диапазон будет зависеть от высоты турбореактивного самолета». [17]
Ожидалось, что каждый офицер с постоянной комиссией пройдет специальный курс, и в результате Уиттл поступил в Офицерскую инженерную школу при ВВС Великобритании в Хенлоу в 1932 году. На вступительном экзамене он получил в общей сложности 98% по всем предметам, что позволило ему пройти сокращенный годичный курс. Уиттл получил отличие по всем предметам, кроме механического рисования, где его описывали как «очень способного ученика. Он много работает и оригинален. Он подходит для экспериментальных задач». [18]
Его успеваемость на курсе была настолько исключительной, что в 1934 году ему разрешили пройти двухлетний инженерный курс в качестве члена Питерхауса , старейшего колледжа Кембриджского университета , который он окончил в 1936 году со степенью первого специалиста по механическим наукам . [2] 1 февраля 1934 года ему было присвоено звание летного лейтенанта . [19]
Все еще находясь в Кембридже, Уиттл с трудом мог позволить себе оплату продления своего патента на реактивный двигатель в размере 5 фунтов стерлингов, когда срок его погашения наступал в январе 1935 года, а поскольку министерство авиации отказалось его платить, срок действия патента истек. Вскоре после этого, в мае, он получил письмо от Рольфа Дадли-Уильямса , который был с ним в Крэнвелле в 1920-х годах и в Феликстоу в 1930 году. Уильямс организовал встречу с самим Уиттлом и еще одним уже вышедшим в отставку военнослужащим Королевских ВВС Джеймсом . Коллингвуд Тинлинг . Они предложили партнерство, которое позволило бы им действовать от имени Уиттла и собирать государственное финансирование, чтобы развитие могло продолжаться. [2] [3] Уиттл считал, что улучшения его первоначальной идеи могут быть запатентованы, отмечая: «Его достоинство полностью заключается в его чрезвычайно малом весе и в том, что он будет работать на высотах, где плотность атмосферы очень мала». Это привело к подаче трех предварительных спецификаций, поскольку группа стремилась разработать самолет с реактивным двигателем. [20]
Соглашение вскоре принесло свои плоды, и в 1935 году через отца Тинлинга Уиттл был представлен Могенсу Л. Брэмсону, известному независимому авиационному инженеру-консультанту. [21] Брэмсон поначалу был настроен скептически, но после изучения идей Уиттла стал их горячим сторонником. [22] Брэмсон представил Уиттла и двух его коллег инвестиционному банку OT Falk & Partners, где проходили обсуждения с Ланселотом Лоу Уайтом и иногда сэром Морисом Бонэм-Картером . [2] [23] Фирма была заинтересована в разработке спекулятивных проектов, к которым обычные банки не прикасались. Уайт был впечатлен 28-летним Уиттлом и его дизайном, когда они встретились 11 сентября 1935 года:
Впечатление, которое он произвел, было ошеломляющим, я никогда так быстро не убеждался и не был так рад, что мои самые высокие стандарты были выполнены... Это был гений, а не талант. Уиттл выразил свою идею с превосходной лаконичностью: «Поршневые двигатели изношены. Они состоят из сотен частей, которые дергаются взад и вперед, и их нельзя сделать более мощными, не усложняя их. Двигатель будущего должен производить 2000 л.с. с одной движущейся частью: вращающейся турбиной и компрессором».
- Ланселот Лоу Уайт [24]
Однако OT Falk & Partners уточнила, что они будут инвестировать в двигатель Уиттла только в том случае, если у них будет независимая проверка его осуществимости. [25] Они профинансировали независимую инженерную экспертизу Брэмсона (исторический [23] «Отчет Брэмсона» [25] [26] ), которая была выпущена в ноябре 1935 года. Она была благоприятной, и Фальк тогда согласился профинансировать Уиттла. [27] Таким образом, реактивный двигатель наконец-то стал реальностью.
27 января 1936 года руководители подписали «Соглашение четырех сторон», создав компанию Power Jets Ltd, которая была зарегистрирована в марте 1936 года. Сторонами были OT Falk & Partners, Министерство авиации, Whittle и вместе Williams и Tinling. В совете директоров Power Jets Фалька представляли Уайт в качестве председателя и Бонэм-Картер в качестве директора (с Брэмсоном в качестве заместителя [28] ). [29] Уиттл, Уильямс и Тинлинг сохранили за собой 49% акций компании в обмен на то, что Falk and Partners вложит 2000 фунтов стерлингов с возможностью еще 18 000 фунтов стерлингов в течение 18 месяцев. [5] [30] Поскольку Уиттл все еще был штатным офицером Королевских ВВС и в настоящее время находится в Кембридже, ему было присвоено звание «Почетный главный инженер и технический консультант». Поскольку ему требовалось специальное разрешение на работу за пределами Королевских ВВС, его внесли в список особых обязанностей, и ему разрешили работать над проектом не более шести часов в неделю. [31] Однако ему разрешили продолжить работу в Кембридже в течение года, работая в аспирантуре, что дало ему время для работы над турбореактивным двигателем. [32]
Министерство авиации по-прежнему не видело особой пользы в этих усилиях (они считали их долгосрочными исследованиями [33] ), и, не имея собственных производственных мощностей, Power Jets заключила соглашение со специалистами по паровым турбинам British Thomson-Houston (BTH). ) для строительства экспериментального завода по производству двигателей на заводе BTH в Регби, Уорикшир . [34] Работа продвигалась быстро, и к концу 1936 года детальный проект прототипа был завершен, а детали для него были на пути к завершению, и все это в рамках первоначального бюджета в 2000 фунтов стерлингов. [5] [35] Однако к 1936 году Германия также начала работать над реактивными двигателями ( Герберт А. Вагнер в Юнкерсе и Ханс фон Охайн в Хейнкеле ) и, хотя им тоже было трудно преодолеть консерватизм, Министерство авиации Германии (Reichsluftfahrtministerium ) оказал большую поддержку, чем их британский коллега. [36] Фон Охайн подал заявку на патент на турбореактивный двигатель в 1935 году, но, поскольку ранее он рассмотрел и раскритиковал патенты Уиттла, ему пришлось сузить объем своей собственной заявки. [37] В Испании пилот и инженер ВВС Вирхилио Лерет Руис получил патент на реактивный двигатель в марте 1935 года, а президент -республиканец Мануэль Асанья организовал первоначальное строительство на авиационном заводе Hispano-Suiza в Мадриде в 1936 году, но Лерет был казнен несколько месяцев спустя франкистскими марокканскими войсками после того, как командовал обороной своей базы гидросамолетов недалеко от Мелильи в начале гражданской войны в Испании . Его планы были спрятаны от франкистов и тайно переданы британскому посольству в Мадриде через несколько лет, когда его жена Карлота О'Нил была освобождена из тюрьмы. [38] [39]
Несмотря на длительные задержки в реализации своей собственной программы, Люфтваффе опередили британские усилия в воздухе на девять месяцев. Недостаток кобальта в жаропрочных стальных сплавах означал, что немецкие конструкции всегда подвергались риску перегрева и повреждения турбин. Версии Junkers Jumo 004 из низкосортных сплавов , разработанные доктором Ансельмом Францем и использовавшиеся на Messerschmitt Me 262 , обычно прослужили всего 10–25 часов (дольше с опытным пилотом), прежде чем сгореть; если его разогнать слишком быстро, компрессор заглохнет, и мощность сразу же пропадет, а иногда он и взрывается при первом же запуске. Во время тренировок погибло более 200 немецких пилотов. Тем не менее, Me 262 мог летать намного быстрее, чем самолеты союзников, и обладал очень эффективной огневой мощью. Хотя Me 262 были представлены в конце войны, они сбили 542 [40] или более [41] самолетов союзников и в ходе одной бомбардировки союзников сбили 32 из 36 самолетов Boeing B-17 Flying Fortress . [42]
Ранее, в январе, когда была создана компания, Генри Тизард , ректор Имперского колледжа Лондона и председатель Комитета авиационных исследований (ARC), побудил директора по научным исследованиям Министерства авиации попросить подробно описать проект. Отчет снова был передан Гриффиту для комментариев, но не был получен до марта 1937 года, когда проект Уиттла уже был в стадии разработки. Гриффит уже приступил к созданию собственной конструкции газотурбинного двигателя и, возможно, чтобы не испортить свои усилия, дал несколько более положительный отзыв. Однако он по-прежнему резко критиковал некоторые особенности, в частности использование реактивной тяги. Подкомитет по двигателям ARC изучил отчет Гриффита и решил вместо этого профинансировать усилия Гриффита. [5] Учитывая это поразительное проявление официального безразличия, «Фальк и партнеры» уведомили, что не могут предоставить финансирование, превышающее 5000 фунтов стерлингов. [5]
Тем не менее, команда продвигалась вперед, и 12 апреля 1937 года двигатель Power Jets WU (Whittle Unit или WU) начал испытательные испытания. Первоначально WU демонстрировал тревожную тенденцию выходить из-под контроля из-за проблем с впрыском топлива. до достижения стабильной скорости. Однако к августу Уиттл признал, что необходимы серьезные усилия по реконструкции, чтобы решить проблему сгорания и повысить эффективность компрессора. [43]
9 июля Falk & Partners предоставила компании экстренный кредит в размере 250 фунтов стерлингов. 27 июля срок действия опциона Falk истек, но они согласились продолжить финансирование Power Jets за счет кредита. Также в июле закончилась аспирантура Уиттла в Кембридже, но затем его включили в список особых обязанностей, чтобы он мог работать над двигателем полный рабочий день. 1 ноября Уильямс, Тинлинг и Уиттл взяли под свой контроль Power Jets. [5] В декабре Уиттла повысили до командира эскадрильи . [44] [45] Тизард заявил, что он «опередил» любой другой усовершенствованный двигатель, который он видел, и сумел достаточно заинтересовать Министерство авиации, чтобы профинансировать разработку, заключив контракт на 5000 фунтов стерлингов на разработку летной версии. [46] Однако только в марте 1938 года был подписан контракт, когда на Power Jets распространяется действие Закона о государственной тайне , ограничивающего возможность привлечения дополнительных средств. В январе 1938 года BTH инвестировала 2500 фунтов стерлингов. [47]
В декабре 1937 года Виктор Кромптон стал первым сотрудником Power Jets в качестве помощника Уиттла. Из-за опасного характера выполняемых работ в 1938 году разработка была перенесена в основном из Регби в малоиспользуемый литейный завод BTH в Ледивуде в соседнем Латтерворте в Лестершире. Испытания реконструированного двигателя WU начались 16 апреля 1938 года и продолжались до катастрофического отказа. турбины 6 мая. Тем не менее, двигатель проработал 1 час 45 минут и создал тягу в 480 фунтов силы (2100 Н) при 13 000 об/мин . Еще одна реконструкция двигателя WU была начата 30 мая 1938 года, но с использованием десяти камер сгорания, соответствующих десяти выпускным каналам компрессора. Отказ от единой большой камеры сгорания сделал двигатель легче и компактнее. Испытания этого третьего WU начались 26 октября 1938 года .
Эти задержки и отсутствие финансирования замедлили реализацию проекта. В Германии Ганс фон Охайн подал заявку на патент в 1935 году, что в 1939 году привело к созданию первого в мире летающего реактивного самолета Heinkel He 178 , оснащенного двигателем Heinkel HeS 3 . [49] Нет никаких сомнений в том, что усилия Уиттла были бы на том же уровне или даже более продвинутыми, если бы министерство авиации проявило больший интерес к конструкции. Когда в сентябре 1939 года разразилась война , в Power Jets работало всего 10 человек, а операции Гриффита в RAE и Metropolitan-Vickers были такими же небольшими.
Курение Уиттла увеличилось до трех пачек в день, и он страдал от различных заболеваний, связанных со стрессом, таких как частые сильные головные боли, расстройство желудка, бессонница, беспокойство, экзема и учащенное сердцебиение, [50] в то время как его вес упал до девяти стоунов (126 фунтов / 57 кг). ). Чтобы сохранить свой 16-часовой рабочий день, он нюхал бензедрин в течение дня, а затем принимал транквилизаторы и снотворное на ночь, чтобы нейтрализовать эффекты и позволить себе заснуть. Позже он признался, что пристрастился к бензедрину. [50] За этот период он стал раздражительным и у него появился «взрывной» характер. [51]
30 июня 1939 года компания Power Jets едва могла позволить себе держать свет включенным, когда сотрудники Министерства авиации снова посетили ее. На этот раз Уиттлу удалось без каких-либо затруднений запустить третий реконструированный WU со скоростью 16 000 об/мин в течение 20 минут. Одним из членов команды был директор по научным исследованиям Дэвид Рэндалл Пай , который вышел с демонстрации, полностью убежденный в важности проекта. Министерство согласилось купить WU, а затем одолжить его им, вложив наличные, и разместило заказ на летающую версию двигателя, получившую название Power Jets W.1 и Power Jets W.2 . К тому времени у министерства уже был предварительный контракт с Gloster Aircraft Company на поставку простого самолета специально для летных испытаний W.1 — одномоторного Gloster E.28/39 . [46] [52]
Уиттл уже изучал проблему превращения массивного WU в летающую конструкцию, по его словам, с очень оптимистичными целями, чтобы привести в действие небольшой самолет весом 2000 фунтов со статической тягой 1389 фунтов. [53] Проектная максимальная тяга для W.1 имел силу 1240 фунтов силы (5500 Н), а W.2 — 1600 фунтов силы (7100 Н). W.2 должен был летать на двухмоторном истребителе Gloster Meteor , получившем обозначение F. 9/40, но двигатель был заменен на W.2B, имевший расчетную статическую тягу 1800 фунтов силы (8000 Н). Экспериментальный вариант W.1, получивший обозначение W.1X, использовался в качестве макета установки Е.28. Второй E.28 был оснащен двигателем W.1A, который включал в себя такие функции W.2, как воздушное охлаждение турбины и другой воздухозаборник компрессора. 26 марта 1940 года маршал авиации Теддер назвал реактивный двигатель потенциальным победителем войны и получил соответствующий приоритет. [54]
В мае 1940 года компания Power Jets также потратила некоторое время на разработку W.2Y, аналогичной конструкции с «прямоточным» воздушным потоком, что привело к созданию более длинного двигателя и, что более важно, более длинного карданного вала, но имело несколько более простую компоновку. Чтобы максимально уменьшить вес карданного вала, в W.2Y использовался тонкостенный вал большого диаметра, почти такого же размера, как диск турбины, с «сужением» на обоих концах, где он соединялся с турбиной и компрессором.
В апреле министерство авиации подписало контракты на поставку производственных линий W.2 мощностью до 3000 двигателей в месяц в 1942 году, предложив BTH, Vauxhall и Rover Company присоединиться к ним. Однако в конечном итоге контракт получила только компания Rover. [55] В июне Уиттл получил повышение до командира крыла . [56]
19 июля 1940 года компания Power Jets отказалась от попыток испарять топливо и приняла в качестве камеры сгорания управляемую распылительную горелку, разработанную Исааком Лаббоком из Asiatic Petroleum Company . По словам Уиттла, «можно сказать, что внедрение системы «Шелл» ознаменовало момент, когда горение перестало быть препятствием для развития». Размер компании Power Jets также увеличился во время Второй мировой войны : с 25 сотрудников в январе 1940 года до 70 в сентябре 1940 года. [57]
Тем временем продолжалась работа с WU, который в конечном итоге претерпел девять реконструкций в попытке решить проблемы сгорания, которые доминировали во время испытаний. 9 октября WU снова заработал, на этот раз оснащенный камерами сгорания с распылительными горелками Lubbock или Shell. [58] Проблемы сгорания перестали быть препятствием для разработки двигателя, хотя началась интенсивная разработка всех особенностей новых камер сгорания. [59]
К этому моменту стало ясно, что первый планер Глостера будет готов задолго до того, как Ровер сможет поставить двигатель. Не желая ждать, Уиттл собрал двигатель из запасных частей, создав W.1X («X» означает «экспериментальный»), который впервые запустился 14 декабря 1940 года. [60] Вскоре после этого была подана заявка на патент США. был изготовлен компанией Power Jets для «Авиационной двигательной установки и силовой установки» [61]
Двигатель W.1X был установлен на E.28/39 во время испытаний на руление 7 апреля 1941 года возле завода в Глостере, где он поднялся в воздух, совершив два или три коротких прыжка на несколько сотен ярдов на высоте около шести футов над землей. [6]
Окончательная тяга W.1 с тягой 850 фунтов силы (3,8 кН ) была запущена 12 апреля 1941 года, а 15 мая E.28/39 с двигателем W.1 взлетел из Крэнвелла в 19:40, пролетел 17 минут и достиг максимальная скорость около 340 миль в час (545 км/ч). В конце полета Пэт Джонсон, который так долго воодушевлял Уиттла, сказал ему: «Фрэнк, он летает». Уиттл ответил: «Ну, это то, для чего он был чертовски хорошо спроектирован, не так ли?» [2] [62]
Через несколько дней самолет достиг скорости 370 миль в час (600 км/ч) на высоте 25 000 футов (7600 м), превысив характеристики современных « Спитфайров» . Успех проекта теперь был очевиден, и в 1941 году компании Rolls-Royce , Hawker Siddeley , Bristol Airplane Company и de Havilland заинтересовались газотурбинными двигателями для самолетов. [63]
Акцент на Уиттле был выражен в письме Генри Тизарду от 27 мая 1941 года :
Ответственность, которая лежит на моих плечах, действительно очень тяжела. Мы сталкиваемся с двумя альтернативами: либо мы отдаем мощное оружие в руки Королевских ВВС, либо, если мы не сможем получить результаты вовремя, мы, возможно, ложно вселили надежды и заставили принять меры, которые могут лишить Королевские ВВС ВВС сотен самолетов, в которых они остро нуждаются. [64] [65]
В середине 1941 года отношения между Power Jets и Rover продолжали ухудшаться. Компания Rover установила версию установки Power Jet на заводе Ватерлоо, связанном с их заводом в Барнолдсвике , недалеко от Клитеро . Ровер работал над альтернативой камерам сгорания Уиттла с «обратным потоком», разработав «прямоточную» камеру сгорания и турбинное колесо. Ровер назвал двигатель B.26, что было одобрено Управлением по разработке двигателей, но хранилось в секрете до апреля 1942 года от Power Jets, контролера исследований и разработок и директора научных исследований. [66]
Ранее, в январе 1940 года, Уиттл встретил доктора Стэнли Хукера из Rolls-Royce , который, в свою очередь, представил Уиттла члену правления Rolls-Royce и менеджеру их завода в Дерби Эрнесту Хайвсу (позже лорду Хайвсу). Хукер руководил подразделением нагнетателей в компании Rolls-Royce Derby и был специалистом по гидродинамике . Он уже увеличил мощность поршневого двигателя «Мерлин» , улучшив его нагнетатель. [67] Такая специальность, естественно, подходила для аэротермодинамики реактивных двигателей, в которой оптимизация воздушного потока в компрессоре, камерах сгорания, турбине и реактивной трубе имеет основополагающее значение. Компания Hives согласилась поставить ключевые детали для реализации проекта. Кроме того, компания Rolls-Royce построила испытательный стенд для компрессоров, который помог Уиттлу решить проблемы с помпажами (нестабильный поток воздуха в компрессоре) в двигателе W.2. [68]
10 декабря 1941 года у Уиттла случился нервный срыв , и он на месяц ушел с работы. [60] Однако к концу января 1942 года у Power Jets было три двигателя W.2B, два из которых были построены компанией Rover. В феврале 1942 года начались летные испытания двигателя W.1A на E.28, который достиг скорости 430 миль в час (690 км/ч) на высоте 15 000 футов (4600 м). 13 марта 1942 года Уиттл начал работу над модернизацией W.2B, получившего обозначение W.2/500. 13 сентября 1942 года эксплуатационные испытания W.2/500 совпали с прогнозами, показав тягу в 1750 фунтов силы (7800 Н) на полной скорости. В октябре 1941 года министерство одобрило строительство нового завода недалеко от Уэтстона, Лестершир . [69]
С 3 июня по 14 августа 1942 года Уиттл посетил США. На заводе General Electric в Линне Уиттл рассмотрел нагнетатель Type I, кодовое название GE для их реактивного двигателя, основанного на W.1X компании Power Jets. Также будет построена улучшенная версия W.2B, получившая название I-16 , включающая в себя функции W.2/500. Уиттл также осмотрел Bell Aircraft и три Bell XP-59A Airacomets , двухмоторный истребитель с реактивными двигателями General Electric IA . Этот истребитель поднялся в воздух в октябре 1942 года, через год и один день после того, как GE получила W.1X от Power Jets. [70]
11 декабря 1942 года Уиттл встретился с министром авиационного производства Уилфридом Фрименом и маршалом авиации Линнеллом. По словам Уиттла, «он дал понять, что определенно решил передать Барнольдсвика и Клитеро под управление Rolls-Royce». Спенсер Уилкс из Rover встретился с Ульем и Хукером в пабе «Swan and Royal» в Клитеро, недалеко от фабрики Барнолдсвика. По договоренности с Министерством авиационной промышленности [71] они обменяли реактивный завод в Барнольдсвике на завод танковых двигателей компании «Роллс-Ройс» в Ноттингеме. Испытания и наращивание производства были немедленно ускорены. К январю 1943 года Rolls-Royce наработал 400 часов, что в десять раз больше, чем у Rover в предыдущем месяце, а в мае 1943 года W.2B прошел свои первые 100-часовые опытно-конструкторские испытания с усилием 1600 фунтов силы (7100 Н). тяги. [72]
Когда в дело вмешалась компания Rolls-Royce, Рэй Дори, менеджер летного центра компании на аэродроме Хакнелл в северной части Ноттингема, установил двигатель Whittle W.2B в задней части бомбардировщика Vickers Wellington . [73] [74] [75] Установка была выполнена компанией Vickers в Вейбридже. [76]
Уиттл хотел повысить эффективность реактивного двигателя на более низких скоростях. По словам Уиттла, «я хотел «понизить скорость струи», то есть превратить маломассивную высокоскоростную струю в крупномассовую низкоскоростную струю. Очевидным способом сделать это было использование дополнительной турбины для извлечения энергию струи и использовать эту энергию для приведения в действие компрессора или вентилятора низкого давления, способного «вдыхать» гораздо больше воздуха, чем сам реактивный двигатель, и нагнетать этот дополнительный воздух назад как «холодную струю». « Турбовентиляторный ». Первый вариант назывался усилителем тяги № 1, который состоял из «кормового вентилятора» или дополнительной турбины в выхлопе главного двигателя. В 1942 году компания GE использовала No 2 Augmentor, обычную двухступенчатую систему с лопатками вентилятора, расположенными снаружи от лопаток турбины, в Convair 990 Coronado . У Аугментора № 3, известного как «концевая турбина», лопатки турбины находились за пределами вентилятора. No 4 Augmentor в сочетании с W2/700, включавшим форсажную камеру , был проектной силовой установкой для проекта Miles M.52 . По словам Уиттла, «первой попыткой создания собственно турбовентиляторного двигателя, то есть наличия вентилятора впереди и наддува основного двигателя, был LR1, предназначенный в качестве силовой установки четырехмоторного бомбардировщика для операций в Тихом океане. Поток массы через Вентилятор LR1 должен был быть в 3–4 раза больше, чем у основного двигателя, то есть « коэффициент двухконтурности » составлял 2–3». Патент Уиттла на главный турбовентиляторный двигатель № 471368, поданный в марте 1936 года, истек в 1962 году. [77]
Работа Уиттла вызвала небольшую революцию в британской двигателестроительной промышленности, и еще до полета E.28/39 большинство компаний начали свои собственные исследовательские усилия. В 1939 году компания Metropolitan-Vickers запустила проект по разработке турбовинтового двигателя с осевым потоком, но позже модернизировала эту конструкцию до чисто реактивного двигателя, известного как Metrovick F.2 . [78] Rolls-Royce уже скопировал W.1 для производства WR.1 с низким рейтингом, но позже прекратил работу над этим проектом, взяв на себя усилия Rover. [79] В 1941 году де Хэвилленд начал проект реактивного истребителя «Паук-краб», позже названный «Вампир », вместе с собственным двигателем для его привода, [80] « Гоблин » Фрэнка Хэлфорда ( Halford H.1). Армстронг Сиддели вместе с инженером Хеппнером также разработал более сложную конструкцию с осевым потоком, [78] ASX , но изменил мышление Виккерса и позже модифицировал ее в турбовинтовой двигатель Python . Бристольская авиастроительная компания предложила объединить реактивные и поршневые двигатели, но отказалась от этой идеи и вместо этого сосредоточилась на винтовых турбинах. [78]
Во время демонстрации E.28/39 Уинстону Черчиллю в апреле 1943 года Уиттл предложил Стаффорду Криппсу , министру авиационного производства, национализировать все разработки реактивных самолетов. Он отметил, что компания финансировалась частными инвесторами, которые помогли успешно разработать двигатель, но контракты на производство перешли к другим компаниям. Национализация была единственным способом погасить эти долги и обеспечить справедливую сделку для всех, и ради этого он был готов отказаться от своих акций Power Jets. В октябре Криппс сказал Уиттлу, что он решил, что лучшим решением будет национализировать только Power Jets. [5] Уиттл считал, что он инициировал это решение, но Криппс уже обдумывал, как лучше всего поддерживать успешную программу реактивных самолетов и действовать ответственно в отношении значительных финансовых инвестиций государства, в то же время желая создать исследовательский центр, который мог бы использовать Power Jets и пришли к выводу, что национальные интересы требуют создания государственного предприятия. [81] 1 декабря Криппс сообщил директорам Power Jets, что Казначейство не будет платить за компанию более 100 000 фунтов стерлингов. [5]
В январе 1944 года Уиттл был назначен кавалером Ордена Британской империи в новогодних наградах . [82] К этому времени он был капитаном группы , получив повышение с должности командира крыла в июле 1943 года. [83] Позже в том же месяце, после дальнейших переговоров, министерство сделало еще одно предложение на сумму 135 500 фунтов стерлингов за Power Jets, которое было неохотно принято после того, как министерство отказал в арбитражном разбирательстве по этому вопросу. Поскольку Уиттл уже предложил продать свои акции, он вообще ничего не получит, в то время как Уильямс и Тинлинг получили каждый почти по 46 800 фунтов стерлингов за свои акции, а инвесторы в виде денежных средств или услуг получили тройную прибыль от своих первоначальных инвестиций. [84] Уиттл встретился с Криппсом, чтобы лично возразить против усилий по национализации и того, как с ними справляются, но безрезультатно. Окончательные условия были согласованы 28 марта, и Power Jets официально стала Power Jets (Research and Development) Ltd с Роксби Коксом в качестве председателя, Константом — главой технического отдела RAE и Уиттлом — главным техническим консультантом. 5 апреля 1944 года министерство прислало Уиттлу вознаграждение в размере всего 10 000 фунтов стерлингов за его акции. [5]
С конца марта Уиттл провел шесть месяцев в больнице, восстанавливаясь от нервного истощения, и ушел из Power Jets (R and D) Ltd в январе 1946 года. В июле компания была объединена с подразделением газовых турбин РАЭ и образовала Национальную Завод газовых турбин (NGTE) в Фарнборо и 16 инженеров Power Jets, следуя примеру Уиттла, также ушли в отставку. [85]
В 1946 году Уиттл принял должность технического советника по проектированию и производству двигателей контролера поставок (воздуха); был назначен командующим Ордена Почетного легиона США ; и был назначен кавалером Ордена Бани в 1947 году. В мае 1948 года Уиттл получил добровольную награду в размере 100 000 фунтов стерлингов от Королевской комиссии по наградам изобретателям в знак признания его работы над реактивным двигателем, а два месяца спустя он был удостоен звания кавалера Ордена Британской империи . [2] [86]
Во время лекционного тура по США Уиттл снова сломался и 26 августа 1948 года ушел из Королевских ВВС по состоянию здоровья, оставив его в звании коммодора авиации . [2] [87] Он присоединился к BOAC в качестве технического консультанта по авиационным газовым турбинам и в течение следующих нескольких лет много путешествовал, наблюдая за разработками реактивных двигателей в США, Канаде, Африке, Азии и на Ближнем Востоке. Он покинул BOAC в 1952 году и следующий год посвятил работе над биографией « Джет: история пионера» . [88] В том же году он был награжден медалью Альберта Королевского общества искусств .
Вернувшись к работе в 1953 году, он принял должность специалиста по машиностроению в компании Shell , где разработал новый тип буровой установки с автономным приводом [88] , приводимой в движение турбиной, работающей на смазочном растворе, который закачивается в скважину во время бурения. Обычно скважину бурят путем соединения жестких секций трубы вместе и привода режущей головки в действие за счет вращения трубы с поверхности, но конструкция Уиттла устранила необходимость в прочном механическом соединении между буром и рамой головки, что позволило использовать гораздо более легкие трубы для бурения. использоваться. В 1954 году он прочитал рождественские лекции Королевского института по истории нефти .
Турбинное бурение лучше всего использовать для бурения твердых пород на высоких оборотах долота с алмазной пропиткой и может использоваться с наклонным приводным валом для наклонно-направленного и горизонтального бурения. Однако он конкурирует с двигателями Мойно и все чаще с роторно-управляемыми системами и снова оказался в немилости.
Уиттл покинул Shell в 1957 году, чтобы работать в компании Bristol Aero Engines , которая взялась за проект в 1961 году, [88] основав компанию «Bristol Siddeley Whittle Tools» для дальнейшего развития этой концепции. В 1966 году компания Rolls-Royce приобрела Bristol Siddeley, но финансовое давление и возможное банкротство из-за перерасхода средств проекта RB211 привели к медленному свертыванию и, в конечном итоге, исчезновению «турбобура» Уиттла. Эта концепция в конечном итоге вновь появилась на Западе в конце 1980-х годов, заимствованная из российских разработок. (России нужна была эта технология, потому что у нее не было высокопрочных бурильных труб .)
В рамках своих социалистических идеалов он предложил национализировать Power Jets; отчасти потому, что он видел, что частные компании получат прибыль от технологий, бесплатно предоставленных во время войны. [89] К 1964 году он отказался от своих прежних социалистических убеждений, зайдя так далеко, что начал яростную атаку на кандидата от Лейбористской партии в Сметвике. [90]
В 1960 году ему присвоено почетное звание доктора техн. Honoris Causa в Норвежском технологическом институте , позже входившем в состав Норвежского университета науки и технологий . [91]
В 1967 году ему была присвоена почетная степень (доктор наук) Университета Бата . [92] В том же году он был занесен в Международный зал славы авиации и космонавтики . [93]
В 1987 году ему была присвоена почетная степень (доктор технических наук) Университета Лафборо . [94]
В 2017 году он был введен в Национальный зал авиационной славы в Дейтоне, штат Огайо. [95]
Уиттл получил премию Тони Яннуса в 1969 году за выдающийся вклад в коммерческую авиацию.
В 1976 году его брак с Дороти был расторгнут, и он женился на американке Хейзел С. Холл. Он эмигрировал в США и в следующем году принял должность профессора-исследователя NAVAIR в Военно-морской академии США ( Аннаполис, Мэриленд ). [88] Его исследования были сосредоточены на пограничном слое , прежде чем он стал профессором по совместительству с 1978 по 1979 год. Работа по совместительству позволила ему написать учебник под названием « Аэротермодинамика газовых турбин: с особым упором на двигательную установку самолетов» , опубликованный в 1981 году. [2 ]
Впервые встретив Ганса фон Охайна в 1966 году, Уиттл снова встретил его на базе ВВС Райт-Паттерсон в 1978 году, когда фон Охайн работал там главным научным сотрудником Лаборатории авиационных двигателей. Первоначально расстроенный тем, что он считал, что двигатель фон Охайна был разработан после просмотра патента Уиттла, он в конце концов убедился, что работа фон Охайна на самом деле независима. [96] Они стали хорошими друзьями и часто гастролировали по США, ведя совместные переговоры.
В разговоре с Уиттлом после войны фон Охайн заявил: «Если бы вам дали деньги, вы бы опередили нас на шесть лет. Если бы Гитлер или Геринг услышали, что в Англии есть человек, который летает со скоростью 500 миль в час на небольшой экспериментальный самолет и то, что он находится в стадии разработки, вполне вероятно, что Вторая мировая война не началась бы». [97]
В 1986 году Уиттл был назначен кавалером Ордена «За заслуги» (Содружество). Он стал членом Королевского общества и Королевского авиационного общества [2] , а в 1991 году он и фон Охайн были награждены премией Чарльза Старка Дрейпера за свою работу над турбореактивными двигателями.
Уиттл постепенно стал атеистом. [98]
Уиттл умер от рака легких 9 августа 1996 года в своем доме в Колумбии, штат Мэриленд . Он был кремирован в Америке, а его прах перевезен в Англию, где он был помещен в мемориал в церкви в Крэнвелле . [6] Хейзел Уиттл умерла 30 июля 2007 года в возрасте 91 года.
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ), сайт истории РАФХотя он время от времени вырезал Church Parade, когда-то он придерживался очень сильных религиозных убеждений, но они подорвались до такой степени, что он стал считать себя атеистом. «Постепенно, — сказал он, — я был вынужден прийти к выводу, что мои убеждения несовместимы с научными учениями. Как только семена сомнения были посеяны, вся структура моих прежних религиозных убеждений быстро рухнула, и я качнулся в другую крайность.
