Il motore Whittle W.2/700 volò sul Gloster E.28/39, il primo aereo britannico a volare con un motore a turbogetto, e il Gloster Meteor.
Nel 1928, il cadetto del RAF College Cranwell Frank Whittle sottopose formalmente le sue idee per un turbogetto ai suoi superiori. Nell’ottobre 1929, sviluppò ulteriormente le sue idee. Il 16 gennaio 1930 in Inghilterra, Whittle presentò il suo primo brevetto (concesso nel 1932). Il brevetto mostrava un compressore assiale a due stadi che alimentava un compressore centrifugo su un solo lato. I compressori assiali pratici furono resi possibili dalle idee di A.A. Griffith in un articolo seminale del 1926 (“An Aerodynamic Theory of Turbine Design”). Whittle si sarebbe poi concentrato solo sul più semplice compressore centrifugo, per una serie di ragioni pratiche. Whittle fece funzionare il suo primo motore nell’aprile 1937. Era alimentato a liquido, e includeva una pompa del carburante autonoma. Il team di Whittle sperimentò quasi il panico quando il motore non si fermò, accelerando anche dopo che il carburante fu spento. Si scoprì che il carburante era fuoriuscito nel motore e si era accumulato in piscine.
Heinkel He 178, il primo aereo al mondo a volare esclusivamente con la potenza del turbogetto.
Nel 1935, Hans von Ohain iniziò a lavorare su un progetto simile in Germania, e spesso si sostiene che non fosse a conoscenza del lavoro di Whittle. Ohain disse che non aveva letto il brevetto di Whittle, e Whittle gli credette (Frank Whittle 1907-1996). Tuttavia, il brevetto di Whittle si trovava nelle biblioteche tedesche, e il figlio di Whittle aveva il sospetto che Ohain lo avesse letto o sentito nominare.
Anni dopo, fu ammesso da von Ohain nella sua biografia che era così. L’autrice Margaret Conner afferma che “l’avvocato di Ohain si è imbattuto in un brevetto di Whittle negli anni in cui i brevetti di von Ohain venivano formulati”. Von Ohain stesso è citato come dicendo: “Abbiamo sentito che sembrava un brevetto di un’idea” “Abbiamo pensato che non si stava lavorando seriamente”. Poiché il brevetto di Ohain non fu depositato fino al 1935, questa ammissione mostra chiaramente che egli aveva letto il brevetto di Whittle e lo aveva anche criticato in qualche dettaglio prima di depositare il proprio brevetto e circa 2 anni prima che il suo motore funzionasse.
VON OHAIN: “Le nostre richieste di brevetto dovevano essere ristrette rispetto a quelle di Whittle perché Whittle mostrava certe cose”. “Quando ho visto il brevetto di Whittle, ero quasi convinto che avesse qualcosa a che fare con le combinazioni di aspirazione dello strato limite. Aveva un compressore a flusso radiale a doppio ingresso che sembrava mostruoso dal punto di vista del motore. La sua inversione di flusso ci sembrava una cosa indesiderabile, ma si è scoperto che non era poi così male, anche se dava qualche piccolo problema di instabilità.″
Il suo primo dispositivo era strettamente sperimentale e poteva funzionare solo sotto potenza esterna, ma fu in grado di dimostrare il concetto di base. Ohain fu poi presentato a Ernst Heinkel, uno dei più grandi industriali di aerei dell’epoca, che vide immediatamente la promessa del progetto. Heinkel aveva recentemente acquistato l’azienda di motori Hirth, e Ohain e il suo mastro macchinista Max Hahn furono istituiti come una nuova divisione dell’azienda Hirth. Avevano il loro primo motore centrifugo HeS 1 funzionante nel settembre 1937. A differenza del progetto di Whittle, Ohain usava l’idrogeno come combustibile, fornito sotto pressione esterna. I loro successivi progetti culminarono nell’HeS 3 alimentato a benzina da 1.100 lbf (5 kN), che fu montato sulla semplice e compatta cellula He 178 della Heinkel e volato da Erich Warsitz la mattina presto del 27 agosto 1939, dall’aerodromo di Rostock-Marienehe, un tempo incredibilmente breve per lo sviluppo. L’He 178 fu il primo aereo a turbogetto al mondo a volare.
Il primo turboelica al mondo fu lo Jendrassik Cs-1 progettato dall’ingegnere meccanico ungherese György Jendrassik. Fu prodotto e testato nella fabbrica Ganz di Budapest tra il 1938 e il 1942. Era previsto per essere montato sul bimotore da ricognizione Varga RMI-1 X/H progettato da László Varga nel 1940, ma il programma fu cancellato. Jendrassik aveva anche progettato un turboprop di 75 kW su piccola scala nel 1937.
Il motore di Whittle cominciava a sembrare utile e la sua Power Jets Ltd. cominciò a ricevere denaro dal Ministero dell’Aria. Nel 1941, una versione volatile del motore chiamata W.1, capace di 1000 lbf (4 kN) di spinta, fu montata sulla cellula Gloster E28/39 costruita appositamente e volò per la prima volta il 15 maggio 1941 alla RAF Cranwell.
Un’immagine di un primo motore centrifugo (DH Goblin II) sezionato per mostrare i suoi componenti interni.
Il progettista britannico di motori aerei, Frank Halford, lavorando sulle idee di Whittle, sviluppò una versione “straight through” del jet centrifugo; il suo progetto divenne il de Havilland Goblin.
Un problema con entrambi questi primi progetti, che sono chiamati motori a flusso centrifugo, era che il compressore funzionava accelerando l’aria verso l’esterno dalla presa centrale alla periferia esterna del motore, dove l’aria veniva poi compressa da un condotto divergente, convertendo la sua velocità in pressione. Un vantaggio di questo design era che era già ben compreso, essendo stato implementato nei compressori centrifughi, allora in uso diffuso sui motori a pistoni. Tuttavia, date le prime limitazioni tecnologiche sulla velocità dell’albero del motore, il compressore doveva avere un diametro molto grande per produrre la potenza richiesta. Questo significava che i motori avevano una grande area frontale, che lo rendeva meno utile come propulsore per aerei a causa della resistenza. Un ulteriore svantaggio dei primi progetti di Whittle era che il flusso d’aria era invertito attraverso la sezione di combustione e di nuovo alla turbina e al tubo di scarico, aggiungendo complessità e abbassando l’efficienza. Ciononostante, questi tipi di motori avevano i principali vantaggi di leggerezza, semplicità e affidabilità, e lo sviluppo progredì rapidamente verso progetti pratici e adatti all’aria.
Uno spaccato del motore Junkers Jumo 004.
L’austriaco Anselm Franz della divisione motori di Junkers (Junkers Motoren o Jumo) affrontò questi problemi con l’introduzione del compressore a flusso assiale. Essenzialmente, si tratta di una turbina al contrario. L’aria proveniente dalla parte anteriore del motore viene soffiata verso la parte posteriore del motore da uno stadio di ventilazione (condotti convergenti), dove viene schiacciata contro una serie di lame non rotanti chiamate statori (condotti divergenti). Il processo non è neanche lontanamente potente come il compressore centrifugo, quindi un certo numero di queste coppie di ventilatori e statori sono messi in serie per ottenere la compressione necessaria. Anche con tutta la complessità aggiunta, il motore risultante è molto più piccolo in diametro e quindi, più aerodinamico. A Jumo fu assegnato il numero di motore successivo nella sequenza di numerazione RLM, 4, e il risultato fu il motore Jumo 004. Dopo che molte difficoltà tecniche minori furono risolte, la produzione di massa di questo motore iniziò nel 1944 come propulsore per il primo aereo da combattimento a reazione del mondo, il Messerschmitt Me 262 (e più tardi il primo aereo bombardiere a reazione del mondo, l’Arado Ar 234). Una serie di ragioni cospirarono per ritardare la disponibilità del motore, questo ritardo fece sì che il caccia arrivasse troppo tardi per avere un impatto decisivo sulla posizione della Germania nella seconda guerra mondiale. Ciononostante, sarà ricordato come il primo uso di motori a reazione in servizio.
La ditta di centrali elettriche per l’aviazione Heinkel-Hirth cercò anche di creare un motore turbogetto più potente, l’Heinkel HeS 011 di quasi 3.000 libbre di spinta a piena potenza, molto tardi nella guerra per migliorare le opzioni di propulsione disponibili per i nuovi progetti di aerei militari a reazione tedeschi, e per migliorare le prestazioni dei progetti esistenti. Utilizzava un’unica sezione di compressore “diagonale” che combinava le caratteristiche di entrambi i layout dei compressori centrifughi e a flusso assiale per i turbogetti, ma rimase sul banco di prova, con solo circa diciannove esempi mai prodotti.
Nel Regno Unito, il loro primo motore a flusso assiale, il Metrovick F.2, funzionò nel 1941 e fu fatto volare per la prima volta nel 1943. Anche se più potente dei progetti centrifughi dell’epoca, il Ministero considerò la sua complessità e inaffidabilità uno svantaggio in tempo di guerra. Il lavoro alla Metrovick portò al motore Armstrong Siddeley Sapphire che sarebbe stato costruito negli Stati Uniti come J65.