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第 8 章 弗蘭克·惠特爾、歐海因與噴射引擎(Jet Engine)#

8.2 弗蘭克·惠特爾與漢斯·馮·歐海因的雙軌並行:渦輪噴射發動機(Turbojet)的誕生#

8.2.1 兩個互不相識的 20 多歲#

弗蘭克·惠特爾(Frank Whittle, 1907–1996):英國皇家空軍飛行學員,1929 年於任務論文中寫下「以燃氣渦輪代替活塞機驅動飛行」的構想;漢斯·馮·歐海因(Hans von Ohain, 1911–1987):哥廷根大學的青年博士,受 Heinkel 私營資助。

有趣的是:他們構想的循環完全一樣,卻互不知悉——惠特爾於 1930 年提出英國專利(1932 年獲得核准);歐海因則在 1935–36 年提出德國專利。

8.2.2 兩台各自的「首飛」#

英國 德國
首機測轉 1937 年 4 月(Power Jets WU) 1937 年 3 月(HeS 1,氫燃料靜推試驗)
首飛時刻 1941 年 5 月 15 日(Gloster E.28/39) 1939 年 8 月 27 日(He 178,HeS 3 燃煤油)
首装戰機 Meteor(1944) Me 262(1944)

由於德國在 1939 年便首飛上天,外界常以為德國超前甚多;實際上兩人起步時間相近、構想一致——獨立發明在動力史上再次上演。

8.2.3 難在工程,不在物理#

渦輪噴射的構想人人可寫,難在四件事:

  1. 壓氣機:軸流壓氣機的失速(surge)與顫振控制——德國、英國各有攻法;
  2. 燃燒室:短燃燒室內高溫穩定、均勻燃燒(Whittle 拿到了回流燃燒室(reverse-flow)架構);
  3. 高溫合金:葉尖比金屬的熔點更高,靠冷卻+合金原子設計;
  4. 制度與資本:英國空軍起初態度保守,Power Jets 幾乎仰賴民間與小額政府資金;德國在戰爭開始後投入大量資源——資本的差異直接成為速度差異。

8.2.4 前因後果#

  • 前因:8.1 極限+渦輪工程積累+Heinkel 與英國民間資本。
  • 事件:1930/1936 專利;1937 地面試驗;1939 德首飛;1941 英首飛。
  • 後果:噴射機在二戰末期登場(Me 262、Meteor);戰後德、英技術散佈至蘇聯(含 Jumo 004 的繼承研發)、美國與法國——噴射動力加速全球化,直通 8.3。

下一節:8.3 渦輪風扇