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談談渦噴早期發展及必然性

作者:望燁│2017-10-31 18:24:38│贊助:100│人氣:442

        當航空界認知到螺旋槳在高空高速環境下的侷限,為了爭取更高的極速,一款嶄新發動機的服役成為一種必然,經歷1930年代到1940年代的發展,最終脫穎而出的,便是渦輪燃氣噴射發動機。
 

        在渦輪噴射發動機早期發展中,德國無可否認佔有極為重要的地位,該國民間機構及政府對於噴射發動機的大力支持確實使其在戰爭期間居於渦輪噴射發動機技術尖端,甚至超越了早在1930年代就有渦噴專利提出的英國。
 
        德國亨克爾公司在1936年開始大力支持當時年僅22歲的漢斯.馮.奧海恩(Hans Von Ohain)進行渦輪噴射發動機開發,這樣的資助使奧海恩能在資金無虞下完成自己的離心式發動機設計,且極具前瞻性的軸流式渦噴也能透過亨克爾公司網羅人才展開研製,加之其他民間機構也投入渦噴設計領域,以及德國航空部官員的推動,使得在德國戰敗前於軸流式渦噴技術儲備上居於領先地位(註)。

 
註一:德國政府很快的認知到離心式發動機迎風面積較大的侷限,而選擇將資源集中挹注在如Jumo004、He S 30等軸流式發動機開發上,過去奧海恩設計的He S 3B、He S 08等離心式發動機因此未能服役。
        儘管離心式發動機確實在使用上有所侷限,但在材料科技未臻成熟、發動機壓縮比依舊不高的年代,離心式渦噴依舊有著壽命較軸流式長、單級壓縮比高等優點,而成為同盟國戰爭期間噴射機的主流動力。


(惠特爾第一個渦噴專利設計圖 ,photo by flightgobal,1949)


        相對之下,英國的法蘭克.惠特爾(Frank Whittle)在1930年便提出離心式渦輪噴射發動機的草案,但因國內渦輪發動機巨擘艾倫.阿諾德.格里菲斯(Alan Arnold Griffith)認為其較大的迎風面積、材料科技未能符合設計、極低的工作效率將不足以做為合格動力來源而不被重視,即使到了1936年,惠特爾與志同道合的同伴創立動力噴射公司(Power Jets)展開惠特爾渦噴的下一步發展,這位年輕的皇家空軍軍官也飽受資金、生產合作、以及國家政策(註二)等諸多問題困擾,使發動機開發進展不如人意,導致皇家空軍噴射機的服役略慢於納粹德國空軍,當然,即便如此,英國的噴射發動機科技在戰後5年內依舊居於列強之首,直到美國龐大的開發能量在1950年代爆發後才逐漸式微,但時至今日,該國勞斯萊斯的渦輪燃氣發動機仍然處於世界一流地位。
 
註二:由於動力噴射公司不具備渦噴生產能量,該公司必須與國內的BTH(British Thomson-Houston,一間發電機渦輪製造公司)、路華(Rover)、勞斯萊斯等公司合作生產,且英國政府政策限制動力噴射公司只保有先進技術開發能量,缺乏生產能力,這與惠特爾的目的是背道而馳的,到了1946年,英國政府甚至將動力噴射公司收歸國有,最終惠特爾的不滿僅能化做蒼白無力的文字,記述於戰後出版的書籍。
 
        可以說民間機構的鼎力支持讓納粹德國獲得了渦噴發動機發明國的殊榮,然而在以訛傳訛下,德國在渦噴發動機領域的作用被無限渲染,更有論者以為,沒有納粹德國便不會有渦輪噴射發動機的誕生,但這只是對渦噴發展史不了解而產生的結論。
        1930年代中後,歐洲許多國家的有識之士皆投入了噴射發動機的開發中,如上文提到的英國惠特爾、格里菲斯,德國奧海恩,以及走錯路子的義大利賽康多.坎皮尼(Secondo Campini)等。


(義大利的C.C2噴射機,採用熱噴射發動機)

        這股席捲整個歐洲的噴射發動機開發潮並非偶然,透過長期的研究,整個歐洲航空界在1930年代中便清楚的認識到螺旋槳動力飛機在高速性能上終有極限,即便日後往復式發動機馬力或螺旋槳轉速劇增,傳統動力的飛行器也只能到達時速500英里(約時速804公里)的極速,接著便會因槳葉葉稍到達音障而無法更進一步。
        對於追求更高速度的各國航空業界而言,噴射動力是不二選擇,差別不過是發動機類型罷了,這已然是彼時歐洲航空先進國的共識,即便是最為後知後覺的美國,也有南森‧普萊斯(Nathan C. Price)與背後的洛克希德公司在1940年開始軸流式渦噴L-1000(日後的XJ37)發展。


(L-1000/XJ37採16級軸流式壓縮段,具有比當代其餘軸流式發動機更小的截面積及阻力,卻又有著一定程度的推力,在1940年代先後由洛克希德及萊特公司開發,最終在1953年取消計畫。)

        做為早期渦輪噴射發動機發展的巨頭之一,德國在此領域絕對有著不可抹滅的歷史地位,但渦輪噴射發動機的出現對於追求更高速度的先進國家而言是一種必然,不會因為任何一個國家而改變。假使1930年代英國或德國未曾注意到渦噴的潛力,美國也持續忽視,但隨著航空科技的演進,渦噴發動機終究會取代舊有的發動機,成為統治天空的霸主,其中唯一改變的,不過是渦噴發動機發明國的殊榮獎落誰家而已。


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留言共 2 篇留言

點子-庫洛米庫洛米
其實照片那架就是鋼彈IGLOO「茲達」所致敬的史實原型

10-31 19:02

望燁
原來www11-03 10:44
遊騎兵
假如英國在1944年就把「流星」送到歐洲戰場去執行戰鬥任務,而不是執行保衛本土任務的話,那就有機會看到「流星」跟Me-262進行空戰了,這點實在有些可惜。

11-01 17:36

望燁
噴射機的航程、後勤等因素應該也是英國不願把流星送去歐洲戰場部署的主因11-03 10:43
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