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美第一台喷气发动机:从英国娶来的“战时新娘”

热度137票  浏览178次 【共0条评论】【我要评论 时间:2011年9月26日 22:14

GE公司按英国惠特尔发动机仿制的12台I-A之一,当年装在XP-59A上就开始了美国的“喷气时代”。最初它的推力只有1250磅,只相当于今天波音777上装的GE90-115B发动机推力115000磅的九十分之一。

第二次世界大战前后,在航空技术的一些领域,特别是被誉为“继飞机发明之后最重大的技术突破”的喷气发动机方面,美国落在一些欧洲国家的后面。早在1938年,美国军方曾组织专门委员会,对燃气涡轮发动机的发展潜力进行评估,并得出一个错误结论:“燃气涡轮发动机其重量在可以预见的未来不可能减轻到适合于飞机的程度。”这个结论使美国放慢了参与喷气发动机研制的步伐。当德国和英国的喷气式飞机即将开上战场的时候,美国人才“如梦初醒”,设法追赶。

1941年2月,美国陆军航空队(空军前身)司令阿诺德敦促国家航空咨询委员会(NACA) 成立一个从事喷气研究的专门委员会。在委员会的主持下,到1941年6月通用电气(GE)等三家顶尖的涡轮制造公司都拿出了自己开发的投标方案。NACA批准他们继续开发,但很明显,要真正开发出实用的喷气发动机起码还需要几年的时间。

对阿诺德来说,尽快获得喷气发动机已经火烧眉毛。1941年4月,他出访英国。在那里,英国人向他展示了当时最机密的格洛斯特公司装惠特尔W1喷气发动机的E-28/39试验机,给他留下了极为深刻的印象。他在日记中写道:“(这种新技术)可以把现有的飞机全扔进垃圾堆。”阿诺德灵机一动,能不能从结盟的英国索要喷气式发动机的样机,在美国仿制,与此同时让飞机公司研制配套的飞机,从而尽快地让自己的喷气机飞上蓝天。

最初英国人对美国要求提供惠特尔发动机技术和生产许可的要求反应比较勉强,英国人认为美国佬办事不够严密,保密程度太差,“把技术秘密给他们的话,简直就等于到《时代》杂志上去发表。”但鉴于美国通过租借法案为英国提供各种战争物资,加上美方承诺采取必要的保密措施,英国还是答应了美国人的要求。最终,美国国务卿科德尔·赫尔与英国驻美大使签署了转让喷气发动机技术的协议。有人戏称,美国娶了个“战时新娘”。

1941年9月,阿诺德指定在开发涡轮技术方面有丰富经验的GE作为仿制英国喷气式发动机的总承包商,首批订单为15台。GE向阿诺德保证按时完成这项任务,并在它的位于麻省里恩的增压器工厂里做这项工作。在战时既缺材料又短人手的条件下,用6个月时间造出第一台发动机绝非易事。随后,又选择贝尔公司造喷气式试验机,理由有两条:一是因为该公司的布法罗工厂离GE的里恩工厂最近,便于联系;二是因为它地理位置偏僻,有利于保密。

整个研制过程都处于极其严格的保密之中。为了达到保密的目的,喷气发动机和飞机都被赋予一个编号,分别叫I-A和XP-59A,让轴心国谍报机构误认为它们一个是发动机涡轮增压器设计方案,另一个是活塞飞机XP-59的一个改进型号,与喷气飞机完全无关。

1942年3月,也就是英国发动机和图纸到达GE仅仅5个月后,I-A型发动机就造好了。3月18日,发动机进行了初步试验,并于一个月后实现了首次持续运行,推力为5.56千牛。

1942年6月,惠特尔化名弗兰克·怀特利,并带着他的最新改型W2/500的图纸来到美国,在逗留的3个半月时间里,帮助GE解决了I-A型发动机的若干问题,诸如排气温度过高等。发动机台架试验一完成,几台发动机就被运到布法罗,装在XP-59A上。

在发动机和飞机匹配后,飞机就被拆卸装箱运到陆军设在加州穆罗克干湖的试飞中心(现今的爱德华空军基地)。9月19日,XP-59A最终到达穆罗克。载着箱子的卡车直接开进全新的机库。飞机重新组装起来,机头上还佯装了一个木质螺桨,给人的印象仍是一种普通的活塞式飞机。

1942年10月1日,贝尔公司的试飞员罗伯特·斯坦利在XP-59A上试验了几次高速滑行,其间曾短暂升空。次日,由陆军航空队飞行员开始正式试飞。GE的一个工程师特德·罗杰斯回忆当时的场景时说:“人们看这个没有螺旋桨的飞机出现时,感觉十分怪异,飞机像个汽油喷灯一样从人们的头顶飞过,带着一阵低沉的隆隆声,空气中充满了煤油的味道。”就这样,干湖上空的隆鸣声宣告了美国喷气时代的开始。

此后,GE公司应用研制压气机的成果对I-A进行了改进。改进后的I-16于1943年4月首次试车,推力为7.1千牛,推重比为1.88,定名为J31。该型机投入了小批量生产,其性能已接近英国同期研制的“韦兰”发动机。

1943年年初,美国陆军航空队决定研制速度为800千米/时的战斗机,要求GE公司提供推力达17.6千牛的发动机。公司决定新发动机在结构上采用I-40发动机的压气机和涡轮,只把燃烧室改为直流型。1944年年初,改进的I-40发动机试车成功,推力达到17.8千牛,生产型的I-40定名为J33,装备了美国第一代实用喷气式战斗机F-80。

就这样,美国在二战末期,依靠自己强大的工业和科研实力,从仿制英国发动机起步,只用很短的时间就为美国自行研制发动机奠定了坚实基础。

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