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一楼，英国喷气式引擎事业的开创者，弗兰克·惠特尔（Frank Whittle）爵士 本文不注重对形形色色的航空发动机其原理、结构、性能进行分析，目的只在于简单勾勒出二十世纪三四十年代英国喷气发动机以及战机研发领域的发展脉络，同时也会与德国同行做一些对比 资料全部来自于网络收集，我在整理信息的过程中，难免会有疏漏，轻喷 英国喷气发动机的第一个脚印：Whittle Unit（WU）型燃气轮机  那是在1929年，年轻的RAF军官弗兰克·惠特尔，突发奇想以燃气轮机为基础研制一种新型航空发动机，他把自己的想法写成了一篇论文；1930年，惠特尔把自己的设计概念论文递交给了专利局（在德国，类似的论文在1935年才由汉斯·冯·奥海因申请专利）；1936年，在一些发展银行的资助下，惠特尔成立了自己公司“喷气动力有限公司”。  1937年8月12日，从惠特尔的车间里传出一声巨响，惠特尔的第一台（也是世界上第一台）航空发动机原型机——WhittleUnit（WU）在其第一次试车过程中发生了爆炸——虽然炸了，但试验取得了成功，因为利用燃气轮机作为飞机发动机这一设计理念最终从论文上的奇思妙想转变为了试验验证的，可行的，科学方法。下一步，惠特尔的工作是改进WU的工作可靠性，降低原型机工作时发出的巨大噪音，并且保证发动机在运行时不会爆炸（燃烧室燃烧控制问题）。可惜的是，在接下来3年里由于缺乏资金，惠特尔的研究举步维艰。 与单枪匹马进行战斗的惠特尔不同，反观海峡对岸的德国汉斯·冯·奥海因博士，在1934年4月3日就被大型飞机制造企业亨克尔雇佣，在亨克尔本人的直接大力支持下，仅仅用了3年时间，奥海因的第一台He S-1涡轮发动机就在37年4月完成了首次试验。 不过与采用液体燃料的WU比起来，以氢气为燃料的He S-1并不能用于航空，真正实用的德国喷气发动机He S-3得等到37年末才首次完成测试。 惠特尔的第二步：从W1到W2B到维兰特 格罗斯特公司的帮助对于惠特尔的事业是雪中送炭，但具体到飞机的研发工作惠特尔并插不上手，所以一方面，卡特尔正热火朝天地设计G.40、G.41，另一方面，惠特尔则继续改进W1发动机，目标只有一个：增加发动机的推力和推重比。 在40年军方跟格罗斯特公司签下G.41的设计合同时，军方同时也跟惠特尔进行了接触，鉴于喷气动力有限公司（英语“Power Jets (Research and Development) Ltd. ”）实际上只拥有相关技术，却不具备大规模生产能力，军方撮合罗孚（Rover）公司和惠特尔合作，进行新型喷气发动机——代号W2——的开发和生产工作。可惜这次合作并不愉快，罗孚公司对开发有自己的一套想法，并不怎么尊重惠特尔的意见，惠特尔非常恼火地发现罗孚总是迟迟生产不出自己需要的合格零部件，再加上政府部门战时的混乱指挥，整整两年，发动机的改进工作进展较为缓慢。 但慢归慢，整个项目还是在坚实向前进，42年7月，推力为5.6kN的W2B型发动机第一次装上G.41项目的原型机并完成了地面滑行试验，同年11月成功试飞。同年8月7日，W2B型喷气发动机还被改装到一架惠灵顿轰炸机身上，成功试飞。  在42年，惠特尔还开发出了一种实验性质的W.2/700型发动机，其推力高8.9 kN！这款W2/700后来被专门用作RAF的超音速战斗机项目 Miles M.52（如下图）的备选引擎 这两年最后的主要成果，可以分为两部分，一部分是按照惠特尔的思路改进和制造出来的32台W.2B/23发动机，另一部分是4台罗孚公司自己设计和制造的W.2B/26。 惠特尔与罗孚的不愉快持续到了43年初，劳斯莱斯公司用诺丁汉的坦克发动机工厂作为筹码从罗孚公司那交换来了巴诺茨维克的航空发动机工厂（也就意味着RR接手喷气发动机设计项目）。惠特尔与RR展开合作后，RR的斯坦利·胡克尔作为涡轮增压器分部资深设计师加入了惠特尔的技术队伍，在他的技术支持下，发动机存在的技术问题很快得到解决。W.2B/23得到进一步发展，重新定名为RB.23维兰德（Welland） I型发动机，其推力已经增加到了7.25kN。 同时，Rover公司设计人员的工作成果也没有白费，RR利用W.2B/26改进开发出了德温特（Derwent）I型发动机，德温特不仅改进了W2的供油及点火装置，与维兰德的最大的不同在于空气通过压气机后直接进入燃烧室，而不是从后往前反向进入，这一点与德国的Jumo 004引擎相似。（更准确的说是与英国德 哈维兰特公司的哈尔福特H.1型引擎相似，德哈维兰特公司的引擎开发过程将在下文介绍。） 维兰德I型发动机 德温特I型，注意到气流通过离心机后从前进入罐型燃烧室 G.41：大英帝国喷气战机的开端 & 喷气发动机的三足鼎立 把目光重新投回格罗斯特公司，41年5月G.40成功首飞后，卡特尔在内的设计人员受到了极大的鼓舞，并满腔热情加快了G.41双发战斗机的研制工作。以至于42年7月，已经有生产好的机体，却被发动机落后的进展所拖累，差点整个项目都被取消。 与格罗斯特的热情相反，RAF对喷气战斗机的兴趣在42年跌落到谷底，因为喷火几乎已经为大英打下了西线的天空，现在要紧的事情是扩大产量。于是直到43年末Me262开始大量出现在战场上前，英国喷气战斗机的研制优先度实际上依然不高。不过也正是在42年冬~43年冬这关键的一年里，英国喷气发动机的发展突破了瓶颈期，实现了从理论原型，到满足实战和大规模生产的成熟转变。喷气发动机的设计舞台上除了惠特尔及其合作的RR公司外，德·哈维兰特（DeHavilland）公司与大都会-维克斯(Metropolitan-Vickers)公司异军突起，形成了三足鼎立。 上图为现今展示在英国皇家空军博物馆的第一架G.41原型机。编号DG202/G。原计划装备W2B型发动机。在W2B进度打水漂后，G.41的第5和第6架原型机，改为装备德 哈维兰特公司的哈尔福特H 1型喷气式发动机，第一架装备H 1的原型机于1943.3.5日成功首飞，这也是G.41第一架成功首飞的原型机，此时，军方已经给G.41想好了新名字——“流星”（Meteor）。采用RR发动机的流星被称为流星I型，采用H1发动机的被称为流星II型（公司内部代号G.41B）。G.41原型机一共生产了8架，每一架都是为了测试一种新型的喷气发动机。 下面先介绍一下德 哈维兰特（De Havilland）公司的喷气式引擎/战机发展史 德 哈唯特公司的喷气式发动机技术，最开始是在41年初通过购买惠特尔的专利起步的，由设计师F·B·哈尔福特（Frank·B·Halford）带领的团队对W1进行改进，新的发动机哈尔福特H1型的研制工作进展的异常顺利，早在42年4月13日，也就是W2B的开发进入低速轨道时，H1成功完成了第一次调试。H 1实际上可以看作惠特尔发动机的结构简化和优化设计，H1用更优秀的单向离心机代替了W2复杂的双向离心机，将W2复杂的“反向”进气燃烧室改为“直通”式。到了43年，H1的结构更加优化，其推力达到了惊人的10.2kN！新的引擎被重新命名为H1B，也就是后来重新命名后的小妖精（Goblin）。 哈尔福特H.1B小妖精发动机，注意其单向离心叶片 不仅在发动机领域取得了成功，42年中期，德 哈维兰特公司还从军方那争取到了自己的喷气式战斗机设计合同，与格罗斯特公司的全金属制流星不同，他们从本公司的经典产品“蚊“式双发战斗机为基础，设计一种胶合板-金属混合结构的单发喷气战斗机。 不过，也正因为德 哈维特公司有了自己的战斗机设计，他拒绝了把H1发动机，以及其改进型H 1B小妖精发动机用在流星上的方案，德 哈维特兰公司倾向于将动力强劲的小妖精用在自己公司的飞机上，在飞机研制上他们也同样做出了不俗的成绩——43年9月20日，仅仅在流星II型试飞成功6个月后，代号LZ548/G的吸血鬼原型机成功试飞。吸血鬼成为英国在二战中除了流星，第二种成功试飞的喷气式战斗机。 LZ548/G号原型机的照片与侧视图 题外话：人类的悲剧 上面两张图，第一张是40年的F.2型发动机（推力8kN），下面一张是40年设计定型的Jumo 004发动机（推力5.9kN），基本上代表英德轴流式喷气发动机在当时的最高技术水平，结构惊人的一致。 虽然英德两国设计人员从来没有过交流来往，但所设计的发动机却几乎是一个模子刻出来的，主体结构完全一致地分为：进气口、压气机（F.2是9级压气机，而Jumo 004是8级）、燃烧室（Jumo 004和早期的F.2均采用环形燃烧室）、涡轮机和喷口（Jumo 004采用了面积可变喷管，这一点优于F.2），这五个部分。 这种现象说明了人类理性思维的一种”统一性“，在追求效率或真理的道路上，人类的理性精神最终总能够实现殊途同归，无论种族、宗教、性别等等起点的不一致，只要运用科学和理性的思考方法，人与人是能够互相理解的。 可悲的是，当涉及到物质利益时，人类往往会抛弃理性（神性）而自甘堕落为互相撕咬的野兽（撒旦），这时暴力和战争就不可避免了，英德工程师闪耀光辉的智慧结晶也只能沦为人类自相残杀的可怜工具。 |
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