ФРЭНК УИТТЛ -WHITTLE


БРИТАНСКИЙ ГЕНИЙ

Мальчик шустрый, любознательный, увлекается авиацией. Любимая игрушка в четырехлетнем возрасте — оловянный самолетик, копия Блерио XI. В школьные годы засиживается в библиотеке за чтением книг по астрономии, физиологии, машинам, теории полета. Мечта о полетах привела его в приемную комиссию  Королевского авиационного колледжа. Болезненный вид абитуриента, его рост, «метр с кепкой», не вдохновили медицинскую комиссию.

Подрасти, малыш! – посоветовали ему. С помощью специальных физических упражнений и калорийной диеты малыш нарастил мускулы, подрос на три дюйма и заявился на прием повторно.  Снова отказ. В третий раз он пришел под вымышленным именем и был принят. Королевские ВВС не знали, с кем связались. Новичок стал лихим, на грани воздушного хулиганства,  пилотом.  После того, как во время тренировочных полетов он разбил два истребителя подряд, его наставник,   лейтенант Гарольд (Harold W. Raeburn) сказал ласково:

Фрэнк, собери лучше все самолеты на аэродроме в кучу и подожги их, так будет быстрее! ("Why don't you take all my bloody aeroplanes, make a heap of them in the middle of the aerodrome and set fire to them – it's quicker!).

Фрэнк Уиттл, (Frank Whittle), будущий изобретатель самолетного турбореактивного двигателя, родился 1 июня 1907 года в террасном доме города Ковентри (графство Уоркшир).  Старший сын супружеской пары Моисея Уиттл и Сары Алисы Карлик (Moses Whittle, Sara Alice Garlick). Когда Фрэнку исполнилось 9 лет, отец, будучи предприимчивым инженером-механиком, приобрел в городе Лемингтоне (Leamington) небольшую компанию, занимающуюся изготовлением поршневых моторов. Здесь Фрэнк получил первые рабочие навыки, окончил местный колледж. В 1926 году девятнадцатилетний Фрэнк с третьей попытки поступил в Королевский авиационный колледж в городке Кронвелл (Cranwell college), который готовил пилотов для английских ВВС. Здесь Фрэнк показал себя как прилежный кадет, успешно осваивающий летные и инженерные дисциплины, курсант, обладающий незаурядными математическими способностями. Мечты сбываются. Программа обучения включала в себя полеты на Avro-504. За 13,5 часов налета курсант овладел искусством высшего пилотажа, завоевал репутацию смелого летчика, «сорвиголовы».  Однако преподавателям колледжа этого было мало. Они полагали, что настоящий летчик должен обладать глубокими познаниями в области теории полета. Выпускники колледжа подтверждали свою квалификацию письменными работами. Тема реферата курсанта Уиттли: «"Пути совершенствования конструкции самолетов".

От самолета ждут больших скоростей и дальностей полета. Шикарная возможность достижения этих целей – увеличить высоту полета, где ниже плотность воздуха и меньше его вредное лобовое сопротивление. К несчастью, при уменьшении плотности воздуха поршневой двигатель теряет  мощность, «задыхается». Одним из первых среди авиаторов Уиттли осознал предел возможностей движителя самолета в виде связки «поршневой мотор – пропеллер», понял, что для достижения высоких скоростей полета самолету требуется принципиально иной «толкач». С древних китайских забав известна ракета, аппарат, двигающийся в пространстве за счет реактивного импульса, возникающего вследствие отброса части собственной массы. Прост двигатель, только слишком прожорлив, для обычного самолета вряд ли годится. Более перспективно использовать для создания тяги выхлоп, образующийся в камере сгорания двигателя. 

В концепции нового движителя самолета Уиттл объединил  три  давно известных принципа: реактивная сила выхлопа газов; сжатие воздуха посредством компрессора; газовая турбина взамен «рабочей лошадки». Гениальная конструктивная находка Уиттла – компрессор и турбина на едином валу. Турбина вращается под действием потока воздуха, образующегося от сжигания смеси уплотненного воздуха с топливом; воздух уплотняется компрессором; турбина, в благодарность за это благое дело, возвращает часть мощности компрессору. Не сработанная на лопатках турбины энергия выхлопа сообщает самолету движительную силу. В 1929 году, благополучно защитив  реферат, Уиттл получил звание пилота и был отправлен в строевую эскадрилью, затем на курсы повышенной подготовки в Центральную летную школу.  Дни загружены службой, вечерами, в  свободное от службы время Уиттл продолжает разрабатывать конструкцию своего огнедышащего детища, для экспертного заключения направляет эскизы и расчеты в Кенингстонскую лабораторию. Тамошний специалист доктор А. Гриффит (A. Griffith) не только нашел ошибку в расчетах, но и поставил под сомнение саму возможность двигателя — нет таких конструкционных материалов, которые смогли бы выдержать огромные температуры и центробежные нагрузки, возникающие во вращающихся частях. Уиттли перепроверил расчеты, нашел еще одну ошибку и… подал заявку на свое изобретение. Это случилось 30 января 1930 года.  Через полтора года   Уиттли получил патент Великобритании № 347206 на работоспособный турбореактивный двигатель, развив тем самым английский приоритет в области создания газовых турбин (первый Британский патент на газовую турбину в  1791 получил Джон Барбер: «Получение и применение движущей силы, и с методом восходящего горючих воздуха для целей получения движения и облегчения металлургический операций»).

Последующие два года Уиттли продолжает службу в летной тренировочной школе, затем в Морском авиационном испытательном центре, одновременно, без особого успеха пытается подключить к разработке экспериментального  двигателя W.U. (Whittle Unit — устройство Уиттла) различные авиационные моторостроительные фирмы. Сторонников своей идеи Уиттл находит во время учебы в Кембриджском Университете. Не дождавшись поддержки государства, с помощью друзей Уиттл в марте 1936 года организует компанию "Пауэр Джетс Лимитед" (Power Jets Ltd.) с капиталом в 10 тыс. фунтов. Работы по созданию двигателя  ставятся на практические рельсы, к ним подключается компания BTH (British Thomson-Houston), инвестировавшая в проект "Пауэр Джетс" 28 тыс. фунтов на постройку опытного образца, министерство авиации обеспечивает поддержку со стороны научно-исследовательских организаций. Уиттл планировал установить двигатель W.U. на небольшой почтовый самолет, способный развивать скорость порядка 800 км/ч. По проекту двигатель имел одноступенчатый центробежный компрессор и одноступенчатую же осевую турбину. Сжимаемый компрессором воздух подавался в большую кольцевую камеру сгорания.

В марте 1937 года в производственных помещениях компании BTH начались доводочные испытания опытного образца двигателя. Как любые испытания новой техники, тем более такой капризной и с взрывоопасным норовом, не обходилось без сильных ощущений. Ломался привод поршневого «пускача», до нестерпимого визга уходил вразнос ротор турбины, горели топливные форсунки, разрушались лопатки компрессора.   Напуганное авариями руководство BTH спроваживает экспериментатора на заброшенную фабрику в Латтерворте. По-другому не бывает. Правда, по слухам, богиня красоты Афродита родилась совершенной. Но свидетелей тому нет.  После каждой поломки Уиттл с сотрудниками вносят в конструкцию необходимые изменения.  Взамен одной трубы подачи воздуха в камеру — десять профилированных воздухопроводов. Вводится воздушное охлаждение жаровых труб. КПД установки удается повысить за счет повышения температуры воздушного потока на входе в камеру сгорания. В мае 1938 года «улучшенный» двигатель в очередной раз терпит благополучную аварию —  на сей раз, разлетелись лопатки турбины. Пришлось разрабатывать новую версию двигателя W.U. Его главным отличием стало использование десяти небольших камер сгорания вместо единой кольцевой. Это, вроде бы, позволяло ремонтировать небольшие камеры без серьезной переделки всего двигателя. Но камеры сгорания, прекрасно отлаженные по отдельности, в составе двигателя выполнять свои обязанности отказывались. Добиться устойчивой работы двигателя в течение всего получаса удалось после испытаний  30 вариантов форсунок.

В июне 1939 года к перспективному делу подключилось руководство министерства авиации. Был подписан контракт с  компанией "Пауэр Джетс" на постройку газотурбинного двигателя W.1, предназначенного для установки на экспериментальный самолет Глостер Е28/39. Это не помешало очередному варианту двигателя взорваться прямо на глазах вице-маршала авиации А. Теддера. Следует отдать должное руководителям английских ВВС, они проявили британскую силу духа и прозорливость. В 1940 году, когда еще не было закончено проектирование двигателя W.1,  компания Уиттла получила новый государственный заказ на постройку двигателя W.2 для боевого истребителя. Опытный образец двигателя W.1 получил обозначение W.1X. Лопатки этого варианта двигателя были изготовлены из более жаростойкого материала, крепились к телу диска турбины надежными «елочными» замками. 15 мая 1941 года экспериментальный самолет компании «Глостер»  Е28/39 (Gloster G.40 Pioneer) с установленным на нем летным двигателем W.1. выполнил первый полет.

«В воздушном винте нет необходимости», — такую фразу внес в графу «Тип и номер воздушного винта» стандартного отчета о первом вылете «Первопроходца» шеф-пилот фирмы "Глостер Эркрафт» Г. Сэйер. Чем и заявил о начале реактивной эры британской авиации (все-таки, практически реализовать идеи Уиттла первыми удалось немцам: два года ранее, 27 августа 1939 года, немецкий летчик-испытатель Эрих Варзиц поднял в небо первый в мире турбореактивный самолет He 178 («Хейнкель 178») с турбореактивным двигателем HeS 3 фон Охайна, который в основных чертах повторял двигатель Уиттла). В течение двух недель Г. Сэйер выполнил 17 полетов, причем в одном из них, когда частота вращения ротора турбины была увеличена  до 17000 об/мин, развил скорость 750 км/ч, легко обогнав самолет сопровождения «Спитфайр». В октябре 1941 года двигатель W.1X вместе с чертежами W.2 был отправлен в США. Первый полет экспериментального реактивного самолета Белл XP-59A, оснащенного двумя модифицированными W.2., состоялся в 1942 году.

Между тем, в работах по постройке двигателя W.2B объединили усилия фирмы "Пауэр Джетс", "Роллс-Ройс" и "Ровер". В марте 1943 года двигатель достиг проектной тяги 726 кгс и 100-часового ресурса.  Вскоре двигатели W.2B начали устанавливаться на истребители Глостер F9/40 ("Уэлланд"). С июля 1944 года эти истребители, скорость полета которых достигала 850 км/ч, принялись усердно уничтожать германские самолеты-снаряды «Фау-1». В 1944 году, по распоряжению премьер министра Уинстона Черчилля  компания "Пауэр Джетс" была национализирована, и двумя годами позднее преобразована в Национальный газотурбинный исследовательский центр без права создания собственных образцов. Конструкторскую документацию фирмы «Пауэр джетс» передали фирмам «Роллс-Ройс», «Де Хэвилленд» и «Ровер». В 1946 году Фрэнк Уиттли написал заявление об уходе «по собственному желанию».

Родина отметила его медалью Гуггенхейма, в 1948 году король Георг VI посвятил конструктора двигателя в рыцарское достоинство. В 1953 году ФАИ наградила Уиттла золотой авиационной медалью.

В 1976 году Уиттл эмигрировал в США, где через год стал профессором Военно-морской академии в Аннаполисе. Фрэнк Уиттл умер от рака легких в возрасте 89 лет 9 августа 1996 года в своем доме города Maryland (Columbia).

 После войны Советский Союз приобрел в Великобритании двигатели Уиттла средней мощности «Derwent» и высокой мощности «Nene». Усовершенствованная версия последнего получила российское обозначение ВК-1 (по имени конструктора Владимира Яковлевича Климова).

Добавить комментарий

WordPress SEO