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纳粹德国喷气发动机研发始末

  在亨克尔的飞机公司研发演示飞行的喷气机有独特的优势。优势之一是完全的技术自由,没有资金方面的重大压力,没有政府方面的要求,没有拖延;可以说, 是飞机在等着发动机。这些巨大优势只是在喷气发动机研发的初始阶段发挥了作用。但是,对于量产型的发动机,却有着巨大的劣势,其中包括缺乏制造方面(涡轮 机械等)的专家、材料、研究(涡轮)、附件驱动、控制系统,没有测试台或原型机测试机等等。亨克尔对这种状况一清二楚。他计划雇佣飞机发动机领域的工程 师,并购买一家飞机发动机公司。

  与此同时,在德国还进行着一些其它的早期喷气机研发工作,下列事件是齐头并进的,它们对喷气机演进的早期阶段极为重要:
1)赫伯特·瓦格纳教授私人启动了一项燃气涡轮研发计划。
2)1938年空军部了解到亨克尔的涡轮喷气计划,并对发动机工业施加了强大的影响力,让他们启动涡轮研发计划。
3)亨克尔购买了一家飞机发动机公司,并拿到了一个研发生产高性能涡轮喷气发动机的合同。

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赫伯特·瓦格纳教授

  1934年,瓦格纳提出了一种轴流式燃气涡轮螺旋桨发动机的设想,那时他在柏林当航空学教授,他创立了一家公司以实现这个设想。(我第一次听说瓦格纳 的项目是在1939年春。)他引入了一个设计参数,即螺旋桨驱动功率与总功率之比,他设想出一种燃气涡轮发动机,可以调整螺旋桨输出轴的功率。

  瓦格纳首先研究,如果螺旋桨驱动功率为总功率的50%将会发生什么。这种情况对于长途飞行十分有利。随后在1936年,他发现螺旋桨推力为0的“极限情况”即为涡喷模式。这种发动机对高速飞机极具吸引力,因为它的重量很轻。

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瓦格纳的涡桨发动机设想

  瓦格纳涡轮发动机设计的独特性在于反动式叶片设计,对于给定的叶片临界马赫数,带有50%反动度级压气机压比和效率最高,动叶片不仅受到汽流冲击产生 作用力,也受到气流在动叶片中膨胀加速而产生的作用力。但由于内部强大的三维流场,这种设计很困难。最后这个问题被瓦格纳的一个同事鲁道夫·弗里德里希解 决了。

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反动式叶片设计中的反向弯曲静叶片和动叶片

  大约是在1936年,当瓦格纳研究涡轮喷气发动机的时候,他受聘为位于德绍的容克飞机公司的技术指导。喷气发动机的研制在马格德堡容克机械厂进行,涡轮喷气研发项目由马克斯·A·穆勒领导,此人是他的前“第一助手”。

  1938年晚秋,瓦格纳决定离开容克公司,但他希望从空军部获得资金以继续涡轮喷气机研发工作。空军部同意了瓦格纳的请求,条件是发动机研制要继续在 容克飞机发动机公司进行。对于赫伯特·瓦格纳来说这是可以接受的,但他的团队中大约12名杰出科学家和工程师(其中包括团队领导马克斯·A·穆勒,以及极 受尊敬的弗里德里希博士)却拒绝在加入容克,于是亨克尔给他们提供了更具吸引力的工作offer,确保了瓦格纳的前团队加入亨克尔公司。亨克尔在研制计划 中加入了瓦格纳的轴流涡轮喷气设想(指定为He S30)。因此在1939年初,亨克尔达成了一个目标——吸纳出色的工程师加入他的涡轮喷气研发。

  1938年初,空军部了解到亨克尔的私人喷气推进研发计划。空军部的发动机研制部门有一个小组,研究不使用螺旋桨和活塞发动机的特殊推进系统,但仅仅 是使用特殊的火箭以短暂提升性能或辅助起飞。这个小组的头儿是汉斯·毛奇。1938年初夏,他要求亨克尔给他看涡轮喷气研发进度,那是在He 178首飞前一年。他看了亨克尔的氢涡喷演示机的运作以及飞机发动机的设计计划,他对此印象深刻。他感谢了亨克尔的演示,并指出涡喷推进是完全未知的新概 念。他很快就确信涡喷是高速飞行的关键,但他认为亨克尔作为一家飞机主机公司没有能力研制量产型发动机,因为公司缺乏发动机测试与制造设施,而且最重要的 是缺少有发动机研制经验和测试技术的工程师。他希望亨克尔的团队能加入一家飞机发动机公司(戴姆勒·奔驰)作为涡喷推进研发的核心。另外他说恩斯特·亨克 尔可以得到完全补偿并承认他伟大的开拓性成就,不过被亨克尔拒绝。

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汉斯·毛奇

  1938年夏,毛奇与赫尔穆特·夏尔普会面,夏尔普在空军部的研发部负责喷气推进计划。毛奇邀请夏尔普加入他的发动机研制部。夏尔普接受了调动,因为 他看到发动机研制部的机会多多。与毛奇相比,夏尔普更了解涡喷推进,而且对其可行性深信不疑。他通晓直流和离心涡轮装置,并且精通涡轮喷气、冲压发动机和 脉动式喷气的航空热动力性能计算。与毛奇一样,他认为有必要让专业的飞机发动机公司研制涡喷发动机,但夏尔普并不认为亨克尔必须中断其喷气发动机研制。他 认为亨克尔的进展对说服发动机业界也加入涡喷研制很有助益,也有助于向空军部的更高层证明在整个飞机发动机业界启动涡喷研制计划的必要性。

  夏尔普为喷气推进系统制定了计划和程序,决定了其最适宜的任务,并选择了相关的飞机类型。夏尔普的目标是为整个德国飞机发动机工业建立完整的喷气推进 计划。他还与空军部飞机研制部的汉斯·安茨探讨尽快启动涡喷战斗机研制,这就是Me 262。为实现这一目标,毛奇和夏尔普决定拜访飞机发动机制造商——容克发动机(Jumo)、戴姆勒·奔驰、BMW飞机发动机公司、勃兰登堡发动机公司 (Bramo)。毛奇和夏尔普为每家公司提供了一份研发合同,以确定最佳的喷气发动机类型及其最适合的任务。在每项研究完成并评估后,再考虑是否授予主要 的发动机研制合同。

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1978年5月4日,英德喷气发动机先驱们终于在俄亥俄州代顿市美国空军博物馆见了面,从左到右分别是赫尔穆特·夏尔普、弗兰克·惠特尔爵士、冯·奥海因、马克斯·本特勒博士

  施莱佛在《飞机发动机与燃料研制》一书中总结了业界对这些建议的反应:“发动机公司对对毛奇的建议的反应远远谈不上乐观,但也不能说是完全反对”。

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