A sugárhajtóművek története

A Whittle W.2/700 motor a Gloster E.28-asban repült./39, az első brit repülőgépen, amely turbó sugárhajtóművel repült, és a Gloster Meteorban.

1928-ban a RAF College Cranwell kadétja, Frank Whittle hivatalosan is benyújtotta feletteseinek a turbó sugárhajtóművel kapcsolatos ötleteit. 1929 októberében továbbfejlesztette elképzeléseit. 1930. január 16-án Angliában Whittle benyújtotta első szabadalmát (amelyet 1932-ben adtak meg). A szabadalom egy kétfokozatú axiális kompresszort mutatott be, amely egy egyoldali centrifugális kompresszort táplált. A gyakorlati axiális kompresszorokat A. A. Griffith 1926-ban megjelent, korszakalkotó tanulmányában (“An Aerodynamic Theory of Turbine Design”) megfogalmazott ötletei tették lehetővé. Whittle később különböző gyakorlati okokból csak az egyszerűbb centrifugális kompresszorra koncentrált. Whittle 1937 áprilisában helyezte üzembe első hajtóművét. Folyékony üzemanyaggal működött, és tartalmazott egy önálló üzemanyagszivattyút. Whittle csapata majdnem pánikba esett, amikor a motor nem akart leállni, még az üzemanyag leállítása után is gyorsult. Kiderült, hogy az üzemanyag beszivárgott a motorba, és tócsákban gyűlt össze.

Heinkel He 178, a világ első olyan repülőgépe, amely tisztán turbó sugárhajtással repült.

1935-ben Hans von Ohain hasonló terven kezdett dolgozni Németországban, és gyakran állítják, hogy nem tudott Whittle munkájáról. Ohain azt mondta, hogy nem olvasta Whittle szabadalmát, és Whittle hitt neki (Frank Whittle 1907-1996). A Whittle-szabadalom azonban német könyvtárakban volt, és Whittle fia gyanította, hogy Ohain olvasta vagy hallott róla.

Egy évvel később von Ohain életrajzában elismerte, hogy ez így volt. A szerző Margaret Conner szerint ″Ohain szabadalmi ügyvivője véletlenül találkozott Whittle szabadalmával azokban az években, amikor a von Ohain-szabadalmak megfogalmazása folyt”. Von Ohain magát idézi: “Úgy éreztük, hogy ez egy ötlet szabadalmának tűnik” “Úgy gondoltuk, hogy nem dolgoztak rajta komolyan”. Mivel Ohain szabadalmát csak 1935-ben nyújtotta be, ez a beismerés világosan mutatja, hogy elolvasta Whittle szabadalmát, sőt részletesen kritizálta is azt, mielőtt saját szabadalmát benyújtotta volna, és mintegy 2 évvel azelőtt, hogy saját motorja futott.

VON OHAIN: ″A szabadalmi igényeinket Whittle szabadalmához képest szűkíteni kellett, mert Whittle bizonyos dolgokat mutatott be.” “Amikor megláttam Whittle szabadalmát, szinte meg voltam győződve arról, hogy valami köze van a határréteg-szívókombinációkhoz. Volt egy kétáramú, kettős bemeneti áramlású, radiális áramlású kompresszor, amely a motor szempontjából monstrumnak tűnt. Az áramlás megfordítása számunkra nemkívánatos dolognak tűnt, de kiderült, hogy nem is olyan rossz utána, bár kisebb instabilitási problémákat okozott.”″

Az első készüléke szigorúan kísérleti jellegű volt, és csak külső áram alatt működhetett, de az alapkoncepciót sikerült demonstrálnia. Ohaint ezután bemutatták Ernst Heinkelnek, a kor egyik nagyobb repülőgép-iparosának, aki azonnal meglátta a konstrukció ígéretét. Heinkel nemrégiben megvásárolta a Hirth motorgyárat, és Ohain és Max Hahn gépészmester a Hirth vállalat új részlegeként ott helyezkedett el. Az első HeS 1 centrifugális motorjuk 1937 szeptemberére futott be. Whittle tervével ellentétben Ohain hidrogént használt üzemanyagként, amelyet külső nyomás alatt szolgáltatott. Későbbi terveik csúcspontja az 1 100 lbf (5 kN) benzinüzemű HeS 3 volt, amelyet a Heinkel egyszerű és kompakt He 178-as repülőgépvázára szereltek, és Erich Warsitz 1939. augusztus 27-én kora reggel, Rostock-Marienehe repülőteréről repült, ami lenyűgözően rövid idő a fejlesztéshez. A He 178 volt a világ első turbó sugárhajtású repülőgépe, amely repült.

A világ első turbólégcsavaros repülőgépe a Jendrassik György Jendrassik magyar gépészmérnök által tervezett Jendrassik Cs-1 volt. A budapesti Ganz gyárban gyártották és tesztelték 1938 és 1942 között. A tervek szerint a Varga László által 1940-ben tervezett Varga RMI-1 X/H kétmotoros felderítő bombázógépre szerelték volna, de a programot törölték. Jendrassik 1937-ben szintén tervezett egy kisméretű, 75 kW-os turboprop gépet.

Whittle motorja kezdett hasznosnak tűnni, és Power Jets Kft-je kezdett pénzt kapni a Légügyi Minisztériumtól. 1941-ben elkészült a motor repülőképes változata, a W.1, amely 1000 lbf (4 kN) tolóerőre volt képes, a kifejezetten hozzá épített Gloster E28/39-es repülőgépvázra szerelték, és 1941. május 15-én repült először a RAF Cranwellben.

Egy korai centrifugálmotor (DH Goblin II) képe a belső alkatrészek bemutatása érdekében szekcionálva.

A brit repülőgépmotor-tervező, Frank Halford Whittle ötleteiből kiindulva kifejlesztette a centrifugális sugárhajtómű “egyenesen átmenő” változatát; az ő terve lett a de Havilland Goblin.

Egy probléma mindkét korai, centrifugális áramlású motornak nevezett konstrukcióval az volt, hogy a kompresszor úgy működött, hogy a levegőt a központi szívócsőből kifelé gyorsította a motor külső perifériájára, ahol aztán a levegőt egy divergens csatornarendszerben összenyomta, sebességét nyomássá alakítva. Ennek a konstrukciónak az volt az előnye, hogy már jól ismerték, mivel már megvalósították a centrifugális feltöltőkben, amelyeket akkoriban széles körben alkalmaztak dugattyús motorokban. A motor tengelyfordulatszámának korai technológiai korlátai miatt azonban a kompresszornak nagyon nagy átmérőjűnek kellett lennie a szükséges teljesítmény előállításához. Ez azt jelentette, hogy a motorok nagy homlokfelülettel rendelkeztek, ami a légellenállás miatt kevésbé volt hasznos repülőgép-hajtóműként. A korábbi Whittle-konstrukciók további hátránya volt, hogy a levegő áramlását megfordították az égési szakaszon keresztül, majd ismét a turbinához és a kipufogócsőhöz, ami bonyolultabbá tette és csökkentette a hatékonyságot. Ennek ellenére az ilyen típusú motorok nagy előnye a könnyű súly, az egyszerűség és a megbízhatóság volt, és a fejlesztés gyorsan haladt a gyakorlati repülőképes konstrukciók felé.

A Junkers Jumo 004 hajtóművének metszete.

A Junkers motorrészlegének (Junkers Motoren vagy Jumo) osztrák Anselm Franz ezeket a problémákat az axiális áramlású kompresszor bevezetésével orvosolta. Ez lényegében egy fordított turbina. A motor elejéről érkező levegőt a motor hátsó része felé fújja egy ventilátorfokozat (konvergens csatornák), ahol a levegő a nem forgó lapátokkal, az úgynevezett sztátorokkal (divergens csatornák) ütközik. Az eljárás közel sem olyan erős, mint a centrifugális kompresszor, ezért a szükséges kompresszió eléréséhez több ilyen ventilátor- és sztátorpárt helyeznek sorba. Az így létrejövő motor még az összes további bonyolultság ellenére is sokkal kisebb átmérőjű, és így aerodinamikusabb. A Jumo az RLM számozási sorrendjében a következő, 4-es motorszámot kapta, és az eredmény a Jumo 004-es motor lett. Miután számos kisebb technikai nehézséget megoldottak, ennek a motornak a sorozatgyártása 1944-ben kezdődött meg, mint a világ első sugárhajtású vadászrepülőgépének, a Messerschmitt Me 262-nek (és később a világ első sugárhajtású bombázó repülőgépének, az Arado Ar 234-nek) a hajtóműve. Különböző okok összeesküdtek a motor rendelkezésre állásának késleltetése érdekében, ez a késedelem miatt a vadászgép túl későn érkezett ahhoz, hogy döntően befolyásolja Németország helyzetét a második világháborúban. Ennek ellenére úgy marad emlékezetes, mint a sugárhajtóművek első szolgálatba állítása.

A Heinkel-Hirth repülőgép-erőgépgyár szintén megpróbálkozott egy nagyobb teljesítményű, teljes teljesítményen közel 3000 font tolóerejű turbó sugárhajtómű, a Heinkel HeS 011 megalkotásával, nagyon későn a háborúban, hogy javítsa az új német katonai sugárhajtású repülőgépek terveinek meghajtási lehetőségeit, és javítsa a meglévő konstrukciók teljesítményét. Egyedülálló “diagonális” kompresszorszekciót használt, amely egyesítette a centrifugális és az axiális áramlású kompresszorok elrendezésének jellemzőit a turbó sugárhajtóműveknél, de a tesztpadon maradt, és csak mintegy tizenkilenc példány készült belőle.

A briteknél az első axiális áramlású motorjuk, a Metrovick F.2 1941-ben futott be, és 1943-ban repült először. Bár erősebb volt, mint az akkori centrifugális konstrukciók, a minisztérium a háborús időkben hátrányosnak tartotta bonyolultságát és megbízhatatlanságát. A Metrovicknál végzett munka vezetett az Armstrong Siddeley Sapphire motorjához, amelyet az Egyesült Államokban J65 néven gyártottak.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük