实用喷气发动机“鼻祖”BMW003 和 Jumo004装在 Me-262上的 Jumo 004喷气发动机,长 3.86米,直径 0.81米,净重 719千克,装 8级轴流式压气机,最大推力每分钟 8700转时 8.8千牛上世纪 30年代,德国在喷气推进技术的研究上走在世界前列1939 年 8月 27日,亨克尔公司 He-178喷气试验机首次试飞,在此之前,德国航空部已经要求各公司研制实用的喷气式战斗机,其中包括已研制出 Me-109、Me-110 等著名战斗机的梅塞施米特公司在瓦尔德玛·沃格特博士的领导下,梅塞施米特公司拿出了 Me-262喷气战斗机方案,绰号“燕子”但由于发动机研制进度跟不上,推迟了 Me-262的服役时间最初准备用于 Me-262的发动机是 BMW003,它是德国在第二次世界大战中达到生产阶段的仅有的两种涡轮喷气发动机之一,另一种是容克斯公司的 Jumo004,这两种发动机成为实用喷气发动机的“鼻祖”BMW003是轴流式涡轮喷气发动机,是勃兰登堡发动机厂(Bramo)研发的,在航空部给的代号是109-0031939 年,BMW 公司兼并了 Bramo,其发动机计划改称 BMW003。
1939 年晚些时候开始制造,1940 年 8月首次试运转,结果,推力只有 2.5千牛,不到预想的 6.3千牛的一半,Me-262 只好用 Jumo210活塞发动机进行试飞,直到 1941年 11月 Me-262才用上 BMW003但在试飞中两架原型机都失败了,在 Me-262上装 BMW发动机的计划不得不放弃随后,BMW003 继续试验,经过改进,推力大了很多,可靠性也提高了,1943 年 10月放在 Ju-88下面进行了试飞,1944 年 8月获准成批生产,只赶上做 He-162的动力Jumo004是容克斯公司发动机部的产品,总设计师弗朗茨选定一种既保守又具革命性的设计与奥海因发动机不同的是,他使用一种由航空动力研究院(AVA)新研制出来的轴流式压气机,气流连续、直接进入发动机,效率达 78%,而且横截面积小,这对高速飞机设计来说十分重要 第一台 004A原型机 1940年 10月首次试验,压气机叶片有震动问题,使计划推迟,到搞出新的静子才算解决1941 年 8月发动机推力达到 5.9千牛,12 月以 9.8千牛推力通过 10小时续航测试1942 年 3月15日 004A装在 Bf-110飞机上首次试飞。
1942年 7月 18日,Jumo004A 发动机装在 Me-262V3上,取消了备份的活塞发动机,在莱普海姆机场上空飞了 12分钟,终于完成了 Me-262只靠喷气发动机的首次试飞试飞中,试飞员温德尔使飞行速度达到800千米/时,打破了他本人保持的 755千米/时的螺旋桨飞机飞行速度世界纪录最初制造的 004A发动机不受材料的限制,使用了镍、钴、钼等稀有材料,但批生产时没再使用这些材料,而是进行了重新设计,结果发动机的寿命缩短了,但制造起来更容易了生产型 004B比 004A轻 100千克,1943 年通过了几次 100小时试验,维修间隔时间达到了 50小时到 1944年年初才全面投产,大大推迟了 Me-262交付空军的时间BMW003在德国生产了大约 500台,但是装上飞机的很少BMW003 原准备出口日本,但工作样机一直没有提供,日本工程师利用发动机的图纸和照片设计出自己的涡轮喷气发动机——石川岛播磨公司的 Ne20;战后,前苏联用两台缴获的 BMW003作为第一架喷气飞机米格-9 的动力苏军还从德国工厂得到 BMW发动机的蓝图,在列宁格勒“红十月”工厂建设了 BMW003生产线,1947 年开始批量生产 RD20。
容克斯公司在二战期间生产了约 8000台 Jumo004,装在 Me-262喷气战斗机、阿拉多公司 Ar-234喷气侦察/轰炸机和霍滕公司 Ho-229的原型机上二战后,004 在捷克斯洛伐克少量生产,叫 M-04,装在 S-92飞机(仿制的 Me-262)上;在苏联仿制的 004叫 RD10,是雅克-15 和其他很多原型机的发动机;在法国,缴获的004装备东南航空公司的 SO6000“海神”和阿森纳公司 VG-70飞机王钟强)奥海因:完成喷气发动机实用化1992年奥海因(右)与惠特尔共同获得美国工程院查尔斯·德拉普奖,该奖是表彰工程技术成就的最高奖项,被誉为“技术诺贝尔奖” 1935年,德国的一位大学生奥海因开始考虑喷气发动机,在飞机设计师亨克尔的大力支持下,经过短短几年的努力便取得成功他们的发明改变了航空的历史,奥海因也成为现代航空史上的一位传奇人物 汉斯·约阿希姆·帕布斯特·冯·奥海因 1911年 12月生于德国航空城德骚,30 年代初在哥廷根大学学习应用物理和空气动力学,其间产生了发明一种新型发动机的念头奥海因晚年在美国接受媒体采访时说:“有一次坐飞机,我觉得活塞发动机震动和噪声很大,与飞机优美的气动外形实在不相称,于是我就开始考虑发明一种能持续燃烧、持续喷流、没有往复运动的部件、没有被干扰的气流的装置。
后来他把描述喷气推进的原理和可行性的研究写成论文《热转变为燃气流动能的过程》1935 年,这位年仅 24岁、刚刚获得物理博士学位的年轻人就开始画呀、算呀,最终完成了第一批图纸 在纸面上说明新发动机的原理是比较容易的,但是要制造出一个实际的装置就不那么简单了马克斯·汉是哥廷根一家汽车工厂的机械师,过去曾帮助奥海因修理过汽车,这次又伸出援助之手他和奥海因一起讨论他的设计,提出一系列修改建议,使他能利用汽车工厂的设备搞出一台喷气发动机的原型机奥海因的博士生导师波尔教授允许他在校园里进行第一次试车试车时,汽油被点燃,长长的、闪亮的火焰从涡轮中喷出,整个装置看上去更像一种新型喷火器,而不像飞机的发动机,试车失败了奥海因很失望,他知道这是燃烧室没有起作用的结果但他个人没有能力搞燃烧室,为此波尔教授为奥海因写了一封热情洋溢的推荐信,让他去找大名鼎鼎的飞机制造商亨克尔1936 年 5月,奥海因找到了亨克尔在亨克尔的安排下,奥海因与公司的工程师们一起讨论了喷气式飞机的可行性随后亨克尔与奥海因签订了研制合同奥海因带着马克斯·汉和亨克尔手下的几名工程师组成一个新班子,他们的任务是先验证涡轮的功能,然后研制一个能上天的涡轮。
1937 年他们装好一台功能验证机 HeS-1,用氢做燃料运转极好,证明奥海因的想法是正确的1938 年年底,研制小组生产出一台能上天飞行的发动机 HeS-3,并装在 He-178飞机上起初推力不够,但很快找到了解决方法,最后的定型机是 HeS-3B这是奥海因在同仁们的帮助下经过一年半努力做成的世界上第一台喷气发动机,完全不逊于人类科学技术攀上的任何一个新高峰1939 年 8月 27日清晨,试飞员埃里希·沃西茨在罗斯托克马利内机场驾驶第一架装喷气发动机的 He-178飞上蓝天,开启了飞机的喷气时代人们赞扬奥海因是照亮现代航空的指路明灯,但他一直认为:“我很幸运,如果不是亨克尔,我可能什么也不是在晚年作报告或发表文章时,他总是不厌其烦地详细讲述曾经帮助过他的人对发明喷气发动机所做的工作,如亨克尔飞机厂的几位工程师、帮他制造样机的机械师马克斯·汉、把他推荐给亨克尔的波尔教授,以及当时并不认识、远在英国的弗兰克·惠特尔等第二次世界大战期间,美国、苏联都密切关注德国尖端科技的进展,1945 年美国海军捷足先登,“劫持”了奥海因1947 年奥海因又转到美国空军,进了设在莱特·帕特逊空军基地的推进实验室。
1951 年奥海因加入美国籍,成为一名美国公民1963 年,他成为那里的首席科学家,直到 1979年退休1998 年 12月 14日,奥海因在美国佛罗里达州一个小镇告别人世王钟强)法国喷气发动机的开端:二战结束时抢来德国团队法国在第二次世界大战中被纳粹德国占领,航空工业惨遭灭顶之灾战后,法国政府加强了发动机工业的国有化,并根据本国国情确定了通过引进和仿制发展到独立设计的道路,以及集中力量发展战斗机用发动机的方针在德国人奥斯特里希和他牵头的 200 人团队的帮助下,法国通过仿制 BMW 003 发动机,迅速发展出自己的“阿塔”(ATAR) 发动机系列 1945 年春,战争接近尾声,盟国开始疯狂地搜寻德国军事科研的精英人物,尤其是在航空和火箭发动机方面的专家他们各自千方百计取得对前沿技术的控制,而同时阻止对方获取珍贵的技术秘密美国通过“纸夹行动”计划搞到布劳恩和多恩贝格等顶尖火箭专家苏联不甘示弱,把一大批航空专家和设备运回国内法国也参加了这一行动,重要收获之一就是私下与喷气发动机专家赫尔曼·奥斯特里希做成一笔交易:由奥斯特里希带领 200 人为斯奈克玛公司研制一台推力为 2000 千克力的涡轮喷气发动机。
据称,谈判并不顺利,因为“这些德国工程师对他们的价值和他们能提供的成果很清楚,因而千方百计维护他的利益 最后,奥斯特里希和其他德国人在得到“薪金受保护、给家属提供生活资料供应、减少旅行限制和能够获得法国国籍” 等优厚待遇保障之后,1946 年 4 月 25 日签署了一份 5 页半纸的协议 奥斯特里希何许人也?前面一节讲到的德国 BMW 003 发动机就是他的大作 奥斯特里希 1903 年出生在德国,1928 年以工程师身份加入德国航空研究院研究喷气推进原理,1935 年跳槽到西门子公司研究涡轮压缩机其间,他工作的部门被勃兰登堡发动机工厂收购(起初缩写为 Bramo,后来改成 BMW) 根据与亨克尔公司签订的一项合同,BMW 公司开始研制一种推力约为 600 千克力的涡轮喷气发动机——BMW 003,其基础为 6 级轴流压气机、带冷却空心叶片的单级涡轮和环形燃烧室奥斯特里希被指定负责这项研究1941 年 2 月,003 发动机在试车台上首次运转起初推力只有 150 千克力,但到 1942 年中已达到550 千克力,后来又搞出了装升级压气机的改进型,在德国投降前只生产了 750 台 BMW 003。
最初,法国当局决定让奥斯特里希和他的团队留在德国,地点选择在前多尼尔公司的一家工厂里,这样可以免去上百个家庭搬迁带来的麻烦1946 年 4 月,盟军司令部决定中止在德国领土内的一切军备活动,奥斯特里希及其团队才不得不迁到法国斯奈克玛公司下属的一家子公司落户这个坐落在法国中部罗亚河畔的德西兹、有 6000 居民的小镇一夜之间成为一大群从事秘密工作的德国人的家园,从此也进入了法国的航空史 最初,斯奈克玛公司的这个新单位没有名字,只是以它组建时驻地的地名命名为“里肯巴赫航空工作室”(Atelier Aeronautique de Rickenbach),后来它的缩写 Atar(阿塔)几经变化就成了在那里设计的发动机的名字当时谁也没有料到,阿塔这两个字在法国乃至世界航空史上会占据如此重要的地位 1946 年 2 月,奥斯特里希的第一批图纸交给斯奈克玛公司的凯勒曼原型机工厂,1946 年 6 月就开始加工生产了该厂此前从来没有制造过涡轮喷气发动机,而且缺乏相应的机器设备,开始时只有立式六角车床可用,后来随着新设备逐步到位,制造步伐才得以加快第一台“阿塔” 发动机的设计目标是推力 1700 千克力、重量 850 千克。
设计时强调简单,旨在减小直径发动机的基本结构为一台 7 级压气机,增压比为 4,环形燃烧室内有 20 个火焰筒和混合喷嘴 第一台发动机的编号为“阿塔”101 V1,1948 年 3 月 12 日首次试车,在第二个月推力达到 1700 千克力作为法国政府的祝贺,5 月 16 日奥斯特里希的国籍从德国变成法国接着在 10 月装上 B-26G“掠夺者”飞机进行试飞在 18 个月的时间里,6 台阿塔 101 原型机逐台按部就班地进行试验,积累时间超过 800 小时,其中仅仅 V1 型就有 35。