忽略了噴氣之父的成就 讓英國錯失二戰空中壓制的機會

他，一個航空界的隱秘王者。

撰文 | Armstrong

出品 | 網易玩家工作室

人類航空工業從「螺旋槳時代」到「噴氣式時代」跨越始終離不開一位天賦異稟的傳奇人物——弗蘭克·惠特爾。2017年8月9日是英國噴氣發動機先驅弗蘭克·惠特爾爵士逝世21周年的紀念日，網易航空撰文紀念這位偉大的噴氣發動機之父。如果不是他當年的堅持，就沒有今天的噴氣飛機。

●惠特爾工作照

弗蘭克·惠特爾於1907年6月1日出生在英國考文垂，從小就立志加入皇家空軍。惠特爾在1923年1月通過了皇家空軍的入學考試，進入第二技術訓練學校開始為期3年的機械師培訓。惠特爾很快就表現出了在機械方面的天才，1926年被錄取為飛行員，進入克倫威爾的皇家空軍學院學習。

學院要求每位學員在畢業前都要完成一篇論文，惠特爾論文的題目是《飛機設計的未來發展》（Future Developments in Aircraft Design），大膽展望了一種噴氣式發動機的雛形：使用活塞發動機把空氣壓縮入一個特別設計的燃燒室，再向燃燒室內噴入霧化燃油與空氣混合，點燃後讓燃氣高速向後噴射產生推力，惠特爾預測這種發動機能讓飛機在高空以804公里的時速飛行。惠特爾闡述的噴氣式發動機做工原理已經完全具備了Suck、Squeeze、Bang、Blow（吸氣、壓縮、燃燒、噴氣）四個流程，這在當時大大超出了人們的想像力，被許多人視為天方夜譚。

渦噴發動機的誕生

當然惠特爾的設計存在一個重大缺陷，那就是由活塞發動機驅動的壓氣機壓氣效率過低，無法滿足噴氣發動機的需要，同時活塞發動機也使整套系統過於笨重，無法達到實用化的需要。義大利在30年代研製的失敗的坎皮尼-卡普羅尼噴氣實驗機充分證明了活塞-噴氣式發動機的缺陷。

惠特爾絞盡腦汁後想出了一個絕妙的主意，那就是在燃燒室後方增加一組動力渦輪，在高溫燃氣的驅動下高速旋轉，帶動安裝在燃燒室前方的離心式壓氣機向燃燒室提供壓縮空氣，如此一來，壓氣效率和重量問題統統迎刃而解。惠特爾的想法奠定了現代燃氣渦輪發動機的基本設計，這種噴氣式發動機的正式名稱就叫做渦輪噴氣發動機，簡稱渦噴。

●目前渦扇發動機示意圖

惠特爾在1930年獲得了渦噴發動機設計專利，但目光短淺的英國航空部技術官僚沒有能力理解他的奇思妙想，認為只不過是一個書獃子的無聊設想，拒絕提供資源讓惠特爾製造原型發動機。

惠特爾在1932年進入皇家空軍亨洛基地學習，1934年進入劍橋大學彼得學院深造，在1936年以第一名的優異成績畢業。他在1935年終於等來自己的第一個機會，兩名前皇家空軍軍官在得知了惠特爾的渦噴發動機專利後，深感其中存在的巨大軍事價值，於是幫助惠特爾融資成立了動力噴氣有限公司，開始試製惠特爾渦輪噴氣發動機。

惠特爾在1937年成功測試了第一台渦噴原型機，終於喚起了皇家空軍的興趣，決定資助惠特爾發展實用化的渦噴發動機。當然其中的部分原因是德國也開始研究噴氣式發動機，德國人馮.歐海因在1937年9月測試了首台離心式渦噴發動機，僅落後惠特爾幾個月，這讓皇家空軍感到了一些壓力。與惠特爾不同的是，馮.歐海因從一開始就獲得了德國航空部的大力支持，要錢有錢，要人有人。

●惠特爾與其第一台渦噴原型機合影

1938年3月，惠特爾渦噴發動機的測試結果已經相當令人滿意，讓皇家空軍決定展開噴氣式戰鬥機的研製。1941年5月，安裝惠特爾噴氣發動機的格羅斯特E-28/39驗證機首飛成功，並在邱吉爾面前進行演示，卻沒有邀請發動機的發明者惠特爾。此時惠特爾在持續壓力下已經投透支了健康，導致他在1940年患上神經衰弱。

●1941年5月，安裝惠特爾噴氣發動機的格羅斯特E-28/39驗證機首飛成功

軍方的短視使英國噴氣式發動機的發展白白浪費了5年的寶貴光陰，讓納粹德國在噴氣式戰鬥機的研製上後來居上，在二戰中推出了具有壓倒性優勢的Me 262「風暴鳥」噴氣式戰鬥機，給盟軍空軍帶來巨大的災難。

英國第一種噴氣式戰鬥機——格羅斯特「流星」直到1940年才開始研製，1943年5月5日才首飛，比Me 262足足落後了一年，而且在性能上處於下風。讓惠特爾對此一直嘆息不已。

戰後歲月

惠特爾與官僚機構之間的關係始終沒有改善，他一手創辦的動力噴氣公司在1944年4月被強制國有化，強迫惠特爾無償放棄發明所有權。1946年動力噴氣公司又被併入范堡羅國家燃氣渦輪研究院，基本上成為羅爾斯·羅伊斯公司專屬的研究機構。這些不公平的待遇加重了惠特爾的病情，讓他在1946年憤而辭去公司董事會職務。

●1946年，惠特爾在美國飛行推進研究實驗室（現稱為NASA Glenn研究中心）進行演講

英國政府在1948年終於公開承認惠特爾所做出的卓越貢獻，英王喬治六世授予他爵士頭銜，獎勵他10萬英鎊並晉陞准將。但惠特爾此時已經心灰意冷，再加上健康狀況不佳，在1948年6月從皇家空軍退役，擔任英國海外航空公司的顧問，不再參與噴氣發動機的研究。

1976年惠特爾移居美國，成為美國海軍學院的一名教授，並和同在美國的德國渦噴發動機的發明者馮.歐海因成為好友。惠特爾把後半生的大部分時間都用在了傳授渦噴發動機的相關知識上。1996年8月9日，惠特爾在家中因肺癌而逝世。

今天，在天空飛行的所有飛行器幾乎都在使用惠特爾的發明，從大型客機的渦扇發動機，到支線客機的渦槳發動機，再到直升機的渦軸發動機，無一不是從渦噴發動機上發展而來的。

弗蘭克·惠特爾爵士是一位具有巨大熱情和奉獻精神的天才設計師，對噴氣發動機和整個航空業的發展都起到了巨大的推動作用。

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作者：Armstrong

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