ジェットエンジンの歴史

1928年、RAFカレッジ・クランウェルの士官候補生フランク・ウィトルは、ターボジェットに関するアイデアを正式に上司に提出しました。 1929年10月、彼はそのアイデアをさらに発展させました。 1930年1月16日、ウィトルは英国で最初の特許を申請しました（1932年に認可）。 この特許には、片側の遠心圧縮機に供給する2段の軸流圧縮機が示されていました。 1926年にA.A.グリフィスが発表した論文（「タービン設計の空気力学的理論」）によって、実用的な軸流圧縮機が実現したのである。 ホイットルはその後、様々な実用上の理由から、よりシンプルな遠心圧縮機のみに集中することになる。 1937年4月、ホイットルは最初のエンジンを稼働させた。 このエンジンは液体燃料を使用し、自給式の燃料ポンプを搭載していました。 しかし、エンジンが止まらず、燃料を切った後も加速し、パニックに陥りそうになった。 その結果、燃料がエンジン内に漏れて溜まっていることが判明した。

1935年にドイツで同様の設計に着手し、しばしばウィトルの仕事を知らなかったと言われるハンス・フォン・オーハインです。 OhainはWhittleの特許を読んでいないと言い、Whittleはそれを信じたという (Frank Whittle 1907-1996) 。 しかし、ホイットルの特許はドイツの図書館にあり、ホイットルの息子はオハインがそれを読んだり聞いたりしていたのではないかという疑念を持っていました。

数年後、フォン・オハインは伝記でそうであったことを認めています。 作家のMargaret Connerは、″Ohainの特許弁護士は、Von Ohainの特許が策定されていた数年間に偶然Whittleの特許を発見した “と述べています。 フォン・オハイン自身は、「アイデアの特許のように思えた」「真剣に取り組んでいないように思えた」と述べている。

Von Ohain: ″Our patent claims had to be narrowed in comparison of Whittle’s because Whittle showed certain things.” (ウィトルがあるものを示したので、我々の特許請求の範囲はウィトルのものと比べて狭くしなければならなかった) “Whittleの特許を見たとき、私はそれが境界層吸引の組み合わせに関係するものであると確信しかけました。 ホイットルの特許を見た時、私は境界層吸引の組み合わせに関係していると確信した。

彼の最初の装置は厳密には実験的なもので、外部動力で動かすことしかできなかったのですが、基本コンセプトを実証することができました。

最初の装置は、外部電源で動作する実験的なものでしたが、基本コンセプトを実証することができました。 ハインケル社はハースエンジン社を買収したばかりで、オハインと彼の機械工であるマックス・ハーンは、ハース社の新しい部門としてそこに設立されたのである。 彼らは1937年9月までに最初のHeS 1遠心式エンジンを稼動させた。 ホイットルの設計とは異なり、オハインは外圧で供給される水素を燃料としていた。 このエンジンはハインケルのシンプルでコンパクトなHe 178の機体に搭載され、1939年8月27日の早朝にエーリッヒ・ワルシッツがロストック・マリエネヘ飛行場から飛行させたもので、開発期間としては驚くほど短かった。

世界初のターボプロップは、ハンガリーの機械技師ギョルグ・ジェンドラッシクが設計したジェンドラッシクCs-1でした。 1938年から1942年にかけて、ブダペストのガンツ工場で生産され、テストされました。 1940年にラースロー・ヴァルガが設計したヴァルガRMI-1 X/H双発偵察爆撃機に搭載される予定であったが、計画は中止された。

ホイットルのエンジンは有用に見え始め、彼のパワージェット社は航空省から資金を受け取るようになりました。 1941年、このエンジンの飛行可能なバージョンであるW.1.が開発されました。

英国の航空機エンジン設計者フランク・ハルフォードは、ホイトルのアイデアを基に、遠心式ジェット機の「ストレートスルー」版を開発しました。

遠心流エンジンと呼ばれるこれらの初期の設計の 1 つの問題は、圧縮機が、中央の吸気口からエンジンの外周に向かって空気を加速することによって働き、そこで空気は分岐ダクトのセットアップによって圧縮されて、速度が圧力に変換されるということでした。 この設計の利点は、当時ピストンエンジンで広く使われていた遠心式スーパーチャージャーですでに理解されていたことである。 しかし、初期の技術ではエンジンのシャフトスピードに制限があったため、必要なパワーを生み出すにはコンプレッサーの直径を非常に大きくする必要があった。 そのため、エンジンの正面面積が大きくなり、抗力の関係で航空機の動力源としては使い勝手が悪くなっていた。 さらに、初期のホイットル設計の欠点は、空気の流れが燃焼部を通って再びタービンとテールパイプに逆流するため、複雑さが増し、効率が低下することであった。

ユンカースのエンジン部門（Junkers MotorenまたはJumo）のオーストリア人アンセルム・フランツは、軸流圧縮機の導入でこれらの問題に対処しました。 これはタービンを逆回転させたものである。 エンジンの前方から入ってきた空気は、ファンステージ（収束ダクト）でエンジンの後方に吹き出され、ステーター（発散ダクト）という回転しない羽根の集合に押しつけられる。 このプロセスは遠心式コンプレッサーのように強力なものではないので、必要な圧縮力を得るために、このファンとステーターの組をいくつも直列に配置している。 その結果、エンジンの直径は小さくなり、空気力学的にも有利になった。 RLMのエンジン番号の次の番号である「4」が割り当てられ、「Jumo 004」エンジンが誕生した。 このエンジンは、世界初のジェット戦闘機メッサーシュミットMe262（後に世界初のジェット爆撃機アラドAr234）のパワープラントとして、多くの技術的困難を解決した後、1944年に量産が開始された。 しかし、さまざまな事情でエンジンの完成が遅れたため、第二次世界大戦でドイツに決定的な影響を与えるには、この戦闘機の登場が遅すぎた。

ハインケル-ハース航空発電所会社は、新しいドイツ軍ジェット機の設計に利用可能な推進オプションを改善し、既存の設計の性能を向上させるために、戦争のかなり後半に、フル出力でほぼ3000ポンドの推力のより強力なターボジェットエンジン、ハインケル HeS 011を作成しようと試みました。

英国では、最初の軸流エンジンであるメトロヴィック F.2 が 1941 年に運転され、1943 年に初飛行しました。

英国初の軸流エンジンであるメトロヴィックF.2は、1941年に運転され、1943年に初飛行しました。当時の遠心設計よりも強力でしたが、戦時中は、その複雑さと信頼性の低さが欠点であると省は考えていました。 メトロヴィックでの研究は、アームストロング・シドレー・サファイアエンジンにつながり、それはアメリカでJ65として製造されることになる。