Фрэнк Уиттл: Пионер реактивной авиации

Введение

Инженер и офицер Королевских ВВС Великобритании (1907–1996)

Air Commodore Sir Frank Whittle,

Без поддержки Министерства авиации он и два отставных военнослужащих RAF основали компанию Power Jets Ltd для создания его двигателя при содействии фирмы British Thomson Houston. Несмотря на ограниченное финансирование, был создан прототип, который впервые заработал в 1937 году. После этого успеха последовал официальный интерес, и были размещены контракты на разработку дальнейших двигателей, но постоянный стресс серьезно подорвал здоровье Уиттла, что в конечном итоге привело к нервному срыву в 1940 году. В 1944 году, когда Power Jets была национализирована, он снова пережил нервный срыв и в 1946 году ушел в отставку из совета директоров. В 2002 году Уиттл занял 42-е место в опросе BBC «100 величайших британцев».

Ранние годы

Уиттл родился в рядовом доме на Ньюкомб-роуд, в районе Эрлсдон города Ковентри, Англия, 1 июня 1907 года, как старший сын Мозеса Уиттла и Сары Элис Гарлик. Когда ему исполнилось девять лет, семья переехала в близлежащий город Роял-Лемингтон-Спа, где его отец, весьма изобретательный практический инженер и механик, приобрел компанию Leamington Valve and Piston Ring Company, состоявшую из нескольких токарных станков и прочих инструментов, а также одноцилиндрового газового двигателя, в котором Уиттл достиг мастерства. Он занял второе место в своем классе по успеваемости, получил Мемориальную премию Энди Феллоуза за аэронавтические науки за свою диссертацию и был описан как пилот «исключительного и выше среднего уровня». 27 августа 1928 года пилот-офицер Уиттл поступил в No. 111-ю эскадрилью, расположенную в Хорнчерче, где летал на самолетах Siskin III. Его репутация пилота, склонного к низким полетам и фигурному пилотажу, вызвала общественное возмущение, которое чуть не привело к военному трибуналу. В течение года он был направлен в Центральную летную школу, а затем в RAF Wittering, для прохождения курса инструктора по полетам. Он стал популярным и талантливым инструктором и был выбран одним из участников конкурса на отбор команды для выполнения "безумного полета" на авиашоу Royal Air Force в 1930 году в RAF Hendon. Во время репетиций он потерпел крушение на двух самолетах, но оба раза оставался невредимым. После второго инцидента разъяренный лейтенант Гарольд У. Раберн в ярости воскликнул: "Почему бы тебе не взять все мои чертовы самолеты, не сгрудить их в кучу посреди аэродрома и не поджечь – это было бы быстрее!" Уиттл отметил, что этот ответ его угнетал. Идея пришла ему в голову в январе 1930 года. Поскольку RAF не проявляла интереса к этой концепции, она не была засекречена, что позволило Уиттлу сохранить права на идею, которые в противном случае принадлежали бы им. Джонсон организовал встречу с British Thomson Houston (BTH), главный инженер по турбинам которой, казалось, согласился с основной идеей. Однако BTH не хотела тратить 60 000 фунтов стерлингов на ее разработку, и эта потенциальная возможность раннего успеха не получила дальнейшего развития. В Ковентри, 24 мая 1930 года, Уиттл женился на своей невесте Дороти Мэри Ли, с которой впоследствии у него родились два сына, Дэвид и Йен. Находясь в Феликсстоу, Уиттл встретился с представителями компании Armstrong Siddeley и их техническим консультантом У. С. Фарреном. Компания отклонила предложение Уиттла, сомневаясь в наличии материала, способного выдерживать требуемые очень высокие температуры. Проект турбореактивного двигателя Уиттла требовал компрессора с коэффициентом сжатия 4:1, в то время как лучший современный нагнетатель имел лишь половину этого значения. Помимо публикации статьи о нагнетателях, Уиттл написал работу "Обоснование газовой турбины". По словам Джона Голли, "в статье содержались примерные расчеты, которые показали значительное увеличение эффективности, которое можно было бы получить с газовой турбиной на большой высоте благодаря благоприятному воздействию низкой температуры воздуха. В ней также содержались расчеты, демонстрирующие степень зависимости дальности полета от высоты для турбореактивных самолетов". От каждого офицера с постоянным назначением ожидалось прохождение специализированного курса, и в результате Уиттл в 1932 году посетил Офицерскую инженерную школу в RAF Henlow. Он набрал 98% в сумме по всем предметам на вступительном экзамене, что позволило ему пройти сокращенный годичный курс. Уиттл получил отличия по всем предметам, за исключением черчения, где его описали как "очень способного студента. Он усердно работает и обладает оригинальностью. Он подходит для экспериментальных работ". Его успехи в курсе были настолько выдающимися, что в 1934 году ему было разрешено, хотя схема для офицеров RAF была прекращена годом ранее, пройти двухлетний инженерный курс в качестве члена Питерхауса, старейшего колледжа Кембриджского университета, и окончил его в 1936 году с отличием по механическим наукам (Mechanical Sciences Tripos). 1 февраля 1934 года он был повышен в звании до лейтенанта.

Whittle was born in a terraced house in Newcombe Road, Earlsdon, Coventry, England, on 1 June 1907, the eldest son of Moses Whittle and Sara Alice Garlick. When he was nine years old, the family moved to the nearby town of Royal Leamington Spa where his father, a highly inventive practical engineer and mechanic, purchased the Leamington Valve and Piston Ring Company, which comprised a few lathes and other tools and a single cylinder gas engine, on which Whittle became an expert. He ranked second in his class in academics, won the Andy Fellowes Memorial Prize for Aeronautical Sciences for his thesis, and was described as an "exceptional to above average" pilot. On 27 August 1928, Pilot Officer Whittle joined No. 111 Squadron, Hornchurch, flying Siskin IIIs. His continuing reputation for low flying and aerobatics provoked a public complaint that almost led to his being court martialled. Within a year he was posted to the Central Flying School, then at RAF Wittering, for a flying instructor's course. He became a popular and gifted instructor, and was selected as one of the entrants in a competition to select a team to perform the "crazy flying" routine in the 1930 Royal Air Force Air Display at RAF Hendon. He destroyed two aircraft in accidents during rehearsals but remained unscathed on both occasions. After the second incident an enraged Flight Lieutenant Harold W. Raeburn said furiously, "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!" Whittle recorded that he found the response depressing. the idea in January 1930. Since the RAF was not interested in the concept they did not declare it secret, meaning that Whittle was able to retain the rights to the idea, which would have otherwise been their property. Johnson arranged a meeting with British Thomson Houston (BTH), whose chief turbine engineer seemed to agree with the basic idea. However, BTH did not want to spend the £60,000 it would cost to develop it, and this potential brush with early success went no further. In Coventry, on 24 May 1930, Whittle married his fiancée, Dorothy Mary Lee, with whom he later had two sons, David and Ian. While at Felixstowe, Whittle met with the firm of Armstrong Siddeley, and their technical advisor W. S. Farren. The firm rejected Whittle's proposal, doubting material was available to sustain the required very high temperatures. Whittle's turbojet proposal required a compressor with a pressure ratio of 4:1, while the best current supercharger only had half that value. Besides publishing a paper on superchargers, Whittle wrote The Case for the Gas Turbine. According to John Golley, "The paper contained example calculations which showed the big increase in efficiency which could be obtained with the gas turbine at great height due to the beneficial effects of low air temperature. It also contained calculations to demonstrate the degree to which range would depend on height with turbojet aircraft." Every officer with a permanent commission was expected to take a specialist course, and as a result Whittle attended the Officers School of Engineering at RAF Henlow in 1932. He obtained an aggregate of 98% in all subjects in his entrance exam, which allowed him to complete a shortened one year course. Whittle received a Distinction in every subject, except mechanical drawing, where he was described as "a very able student. He works hard and has originality. He is suitable for experimental duties." His performance in the course was so exceptional that in 1934 he was permitted, though the scheme for RAF officers had been ended the year before, to take a two year engineering course as a member of Peterhouse, the oldest college of Cambridge University, graduating in 1936 with a First in the Mechanical Sciences Tripos. On 1 February 1934, he was promoted to the rank of flight lieutenant.

Power Jets Ltd

Все еще находясь в Кембридже, Уиттл не мог позволить себе оплатить 5 фунтов стерлингов за продление патента на реактивный двигатель, когда он стал обязательным в январе 1935 года, и поскольку Министерство авиации отказалось его оплатить, патент истек. Вскоре после этого, в мае, он получил письмо от Рольфа Дадли Уильямса, с которым он вместе служил в Кранвелле в 1920-х годах и в Феликсстоу в 1930 году. Уильямс организовал встречу с Уиттлом, а также с другим, уже вышедшим в отставку, военнослужащим Королевских ВВС, Джеймсом Коллингвудом Тинлингом. Они предложили партнерство, которое позволило бы им действовать от имени Уиттла для привлечения общественного финансирования, чтобы разработка могла продвигаться вперед. Соглашение вскоре дало результаты, и в 1935 году, через отца Тинлинга, Уиттл познакомился с Могенсом Л. Брэмсоном, известным независимым консультантом по аэронавтике и патентным инженером. Брэмсон поначалу был настроен скептически, но после изучения идей Уиттла стал его восторженным сторонником. Брэмсон представил Уиттла и его двух партнеров в инвестиционный банк O. T. Falk & Partners, где прошли обсуждения с Ланселотом Лоу Уайтом и иногда с сэром Морисом Бонэмом Картером. Однако O. T. Falk & Partners заявили, что будут инвестировать в двигатель Уиттла только в случае независимого подтверждения его работоспособности. ), который был выпущен в ноябре 1935 года. Отзыв был положительным, и вместе с письмом поддержки Уиттла и двигателя от Генри Тиззарда (председателя подкомитета по двигателям Аэронавтического исследовательского комитета) в ответ на Уайта, Falk согласились финансировать Уиттла. Таким образом, реактивный двигатель наконец-то приблизился к реализации. 27 января 1936 года основные участники подписали "Соглашение четырех сторон", учредив "Power Jets Ltd", которая была зарегистрирована в марте 1936 года. Сторонами были O. T. Falk & Partners, Министерство авиации, Уиттл и, совместно, Уильямс и Тинлинг. Фолк был представлен в совете директоров Power Jets Уайтом в качестве председателя и Бонэмом Картером в качестве директора (при этом Брэмсон выступал в качестве заместителя). Уиттл, Уильямс и Тинлинг сохранили 49% акций компании в обмен на инвестиции Falk & Partners в размере 2000 фунтов стерлингов с опцией на дополнительные 18 000 фунтов стерлингов в течение 18 месяцев. Поскольку Уиттл все еще был действующим офицером Королевских ВВС и находился в Кембридже, ему было присвоено звание "Почетный главный инженер и технический консультант". Ему потребовалось специальное разрешение на работу вне Королевских ВВС, поэтому он был зачислен в список специальных поручений и ему было разрешено работать над проектом не более шести часов в неделю. Однако ему было разрешено продолжить обучение в Кембридже в течение года, что дало ему время для работы над турбореактивным двигателем. Министерство авиации все еще не видело в этих усилиях немедленной ценности (они рассматривали их как перспективные исследования и начали работу над турбиной с осевым потоком в RAE с Хейном Константом в 1937 году), и, не имея собственных производственных мощностей, Power Jets заключила соглашение со специалистами по паровым турбинам British Thomson Houston (BTH) о строительстве экспериментального цеха по производству двигателей на заводе BTH в Рагби, Уорвикшир. Работа продвигалась быстро, и к концу 1936 года детальный проект прототипа был завершен, а его детали были почти готовы, все в рамках первоначального бюджета в 2000 фунтов стерлингов. В Испании пилот и инженер ВВС Вирджилио Лерет Руис получил патент на реактивный двигатель в марте 1935 года, и республиканский президент Мануэль Асанья организовал начальное строительство на авиастроительном заводе Hispano Suiza в Мадриде в 1936 году, но Лерет был казнен несколько месяцев спустя франкистскими марокканскими войсками после командования обороной своей базы гидросамолетов возле Мелильи в начале Гражданской войны в Испании. Его планы были скрыты от франкистов и тайно переданы британскому посольству в Мадриде несколько лет спустя, когда его жена, Карлота О'Нил, была освобождена из тюрьмы. Несмотря на длительные задержки в собственной программе, Люфтваффе опередили британские усилия на девять месяцев. Нехватка кобальта для высокотемпературных стальных сплавов означала, что немецкие конструкции всегда были подвержены риску перегрева и повреждения турбин. Производственные версии Junkers Jumo 004 из низкосортных сплавов, разработанные доктором Ансельмом Францем и оснащавшие Messerschmitt Me 262, обычно работали всего 10–25 часов (дольше с опытным пилотом), прежде чем выходили из строя; если двигатель раскручивался слишком быстро, компрессор срывался, и мощность мгновенно терялась, а иногда двигатель взрывался при первом запуске. Более 200 немецких пилотов погибли во время обучения. Тем не менее, Me 262 мог летать намного быстрее, чем самолеты союзников, и обладал очень эффективным огневым оружием. Хотя Me 262 поступили на вооружение поздно в ходе войны, они сбили 542 или более самолетов союзников, а в одном налете бомбардировщиков союзников сбили 32 из 36 Boeing B-17 Flying Fortress.

Still at Cambridge, Whittle could ill afford the £5 renewal fee for his jet engine patent when it became due in January 1935, and because the Air Ministry refused to pay it the patent was allowed to lapse. Shortly afterwards, in May, he received mail from Rolf Dudley Williams, who had been with him at Cranwell in the 1920s and Felixstowe in 1930. Williams arranged a meeting with Whittle, himself, and another by then retired RAF serviceman, James Collingwood Tinling. The two proposed a partnership that allowed them to act on Whittle's behalf to gather public financing so that development could go ahead. The agreement soon bore fruit, and in 1935, through Tinling's father, Whittle was introduced to Mogens L. Bramson, a well known independent consulting aeronautical engineer and patent engineer. Bramson was initially sceptical but after studying Whittle's ideas became an enthusiastic supporter. Bramson introduced Whittle and his two associates to the investment bank O. T. Falk & Partners, where discussions took place with Lancelot Law Whyte and occasionally Sir Maurice Bonham Carter. However O. T. Falk & Partners specified they would only invest in Whittle's engine if they had independent verification that it was feasible. ), which was issued in November 1935. It was favourable and together with a letter of support for Whittle and the engine from Henry Tizard (chair of the Engine sub committe of the Aeronautical Research Committee) in response to Whyte Falk then agreed to finance Whittle. With that the jet engine was finally on its way to becoming a reality. On 27 January 1936, the principals signed the "Four Party Agreement", creating "Power Jets Ltd" which was incorporated in March 1936. The parties were O. T. Falk & Partners, the Air Ministry, Whittle and, together, Williams and Tinling. Falk was represented on the board of Power Jets by Whyte as chairman and Bonham Carter as a director (with Bramson acting as alternate). Whittle, Williams and Tinling retained a 49% share of the company in exchange for Falk and Partners putting in £2,000 with the option of a further £18,000 within 18 months. As Whittle was still a full time RAF officer and currently at Cambridge, he was given the title "Honorary Chief Engineer and Technical Consultant". Needing special permission to work outside the RAF, he was placed on the Special Duty List and allowed to work on the design as long as it was for no more than six hours a week. However he was allowed to continue at Cambridge for a year doing post graduate work which gave him time to work on the turbojet. The Air Ministry still saw little immediate value in the effort (they regarded it as long range research and set up work on an axial flow turbine at the RAE with Hayne Constant in 1937), and having no production facilities of its own, Power Jets entered into an agreement with steam turbine specialists British Thomson Houston (BTH) to build an experimental engine facility at a BTH factory in Rugby, Warwickshire. Work progressed quickly, and by the end of the year 1936 the prototype detail design was finalised and parts for it were well on their way to being completed, all within the original £2,000 budget. In Spain, air force pilot and engineer Virgilio Leret Ruiz had been granted a patent for a jet engine in March 1935, and Republican president Manuel Azaña arranged for initial construction at the Hispano Suiza aircraft factory in Madrid in 1936, but Leret was executed months later by Francoist Moroccan troops after commanding the defence of his seaplane base near Melilla at the onset of the Spanish Civil War. His plans were hidden from the Francoists and secretly handed to the British embassy in Madrid a few years later when his wife, Carlota O'Neill, was released from prison. Despite lengthy delays in their own programme, the Luftwaffe beat the British efforts into the air by nine months. A lack of cobalt for high temperature steel alloys meant the German designs were always at risk of overheating and damaging their turbines. The low grade alloy production versions of the Junkers Jumo 004, designed by Dr. Anselm Franz and which powered the Messerschmitt Me 262 would typically last only 10–25 hours (longer with an experienced pilot) before burning out; if it was accelerated too quickly, the compressor would stall and power was immediately lost, and sometimes it exploded on their first startup. Over 200 German pilots were killed during training. Nevertheless, the Me 262 could fly far faster than allied planes and had very effective firepower. Although Me 262s were introduced late in the war they shot down 542 or more allied planes and in one allied bombing raid downed 32 of the 36 Boeing B 17 Flying Fortresses.

Финансовые трудности

Ранее, в январе, когда компания была сформирована, Генри Тизард, ректор Имперского колледжа Лондона и председатель Комитета по аэронавтическим исследованиям (ARC), побудил директора научных исследований Министерства авиации запросить описание конструкции. Отчет был вновь передан Гриффиту для ознакомления, но получен обратно лишь в марте 1937 года, к тому моменту проект Уиттла был уже значительно продвинут. Гриффит уже начал строительство собственного турбинного двигателя и, возможно, чтобы не повлиять на собственные разработки, предоставил несколько более позитивный отзыв. Однако он оставался крайне критичным к некоторым аспектам, в особенности к использованию реактивной тяги. Подкомитет по двигателям ARC изучил отчет Гриффита и решил финансировать разработки Гриффита вместо этого. Тизард назвал его «на порядок превосходящим» любой другой передовой двигатель, который он видел, и сумел заинтересовать Министерство авиации настолько, чтобы получить финансирование в размере 5000 фунтов стерлингов на разработку летающей версии. Однако контракт был подписан только в марте 1938 года, когда Power Jets попала под действие Закона о государственной тайне, что ограничило возможности привлечения дополнительных средств. В январе 1938 года BTH инвестировала 2500 фунтов стерлингов. В декабре 1937 года Виктор Кромптон стал первым сотрудником Power Jets, помощником Уиттла. Из-за опасного характера работ, разработка была в основном перенесена из Рагби в малоиспользуемый литейный завод Ladywood компании BTH в Латтерворте, Лестершир, в 1938 году. Испытания восстановленного двигателя W. U. начались 16 апреля 1938 года и продолжались до катастрофического выхода из строя турбины 6 мая. Тем не менее, двигатель проработал 1 час 45 минут и развил тягу при 13 000 об/мин. 30 мая 1938 года была начата еще одна реконструкция двигателя W. U., но уже с десятью камерами сгорания, соответствующими десяти выпускным каналам компрессора. Отказ от одной большой камеры сгорания сделал двигатель легче и компактнее. Испытания этого третьего двигателя W. U. начались 26 октября 1938 года. Эти задержки и недостаток финансирования замедлили ход проекта. В Германии Ганс фон Охайн подал заявку на патент в 1935 году, что в 1939 году привело к созданию первого в мире летающего реактивного самолета Heinkel He 178, оснащенного двигателем Heinkel HeS 3. Нет сомнений, что разработки Уиттла были бы на том же уровне или даже более продвинутыми, если бы Министерство авиации проявило больший интерес к его проекту. К моменту начала войны в сентябре 1939 года в Power Jets работало всего 10 человек, а операции Гриффита в RAE и Metropolitan Vickers были также небольшими. Уиттл стал выкуривать до трех пачек сигарет в день, страдал от различных заболеваний, связанных со стрессом, таких как частые сильные головные боли, расстройство пищеварения, бессонница, тревога, экзема и сердцебиение, а его вес упал до девяти стоунов (126 фунтов / 57 кг). Чтобы выдерживать 16-часовой рабочий день, он нюхал бензедрин в течение дня, а затем принимал транквилизаторы и снотворное ночью, чтобы смягчить последствия и заснуть. Позже он признался, что стал зависим от бензедрина. В этот период он стал раздражительным и вспыльчивым.

Earlier, in January, when the company formed, Henry Tizard, the rector of Imperial College London and chairman of the Aeronautical Research Committee (ARC), had prompted the Air Ministry's Director of Scientific Research to ask for a write up of the design. The report was once again passed on to Griffith for comment, but was not received back until March 1937 by which point Whittle's design was well along. Griffith had already started construction of his own turbine engine design and, perhaps to avoid tainting his own efforts, he returned a somewhat more positive review. However, he remained highly critical of some features, notably the use of jet thrust. The Engine Sub Committee of ARC studied Griffith's report, and decided to fund Griffith's effort instead. Tizard pronounced it "streaks ahead" of any other advanced engine he had seen, and managed to interest the Air Ministry enough to fund development with a contract for £5,000 to develop a flyable version. However, it was not until March 1938 that a contract was signed, when Power Jets became subject to the Official Secrets Act, limiting the ability to raise additional funds. In January 1938, BTH invested £2,500. In December 1937, Victor Crompton became Power Jets’ first employee, as an assistant to Whittle. Because of the hazardous nature of the work being carried out, development was moved largely from Rugby to BTH's lightly used Ladywood foundry at nearby Lutterworth in Leicestershire in 1938. Tests with a reconstructed W. U. engine commenced on 16 April 1938, and proceeded until a catastrophic failure of the turbine on 6 May. Yet, the engine ran for 1 hour and 45 minutes, and generated a thrust of at 13,000 rpm. Another W. U. engine reconstruction was started on 30 May 1938, but using ten combustion chambers to match the ten compressor discharge ducts. Avoiding a single large combustion chamber made the engine lighter and more compact. Tests commenced with this third W. U. on 26 October 1938. These delays and the lack of funding slowed the project. In Germany, Hans von Ohain had filed for a patent in 1935, which in 1939, led to the world's first flyable jet aircraft, the Heinkel He 178, powered by the Heinkel HeS 3. There is little doubt that Whittle's efforts would have been at the same level or even more advanced had the Air Ministry taken a greater interest in the design. When war broke out in September 1939, Power Jets had a payroll of only 10 and Griffith's operations at the RAE and Metropolitan Vickers were similarly small. Whittle's smoking increased to three packs a day and he suffered from various stress related ailments such as frequent severe headaches, indigestion, insomnia, anxiety, eczema and heart palpitations, while his weight dropped to nine stone (126 lb / 57 kg). To keep to his 16 hour workdays, he sniffed benzedrine during the day and then took tranquillisers and sleeping pills at night to offset the effects and allow him to sleep. He admitted later he had become addicted to benzedrine. Over this period he became irritable and developed an "explosive" temper.

Изменение судьбы

30 июня 1939 года, когда компания Power Jets едва могла позволить себе оплачивать электроэнергию, в компанию вновь прибыли представители Министерства авиации. На этот раз Уиттл смог без затруднений запустить третий реконструированный W. U. на скорости 16 000 об/мин в течение 20 минут. Одним из членов команды был директор по научным исследованиям, Дэвид Рэндал Пай, который покинул демонстрацию, полностью убежденный в важности проекта. Министерство согласилось выкупить W. U., а затем сдать его в аренду обратно, влив денежные средства, и разместило заказ на летную версию двигателя, известную как Power Jets W.1 и Power Jets W.2. К тому времени Министерство имело предварительный контракт с компанией Gloster Aircraft Company на создание простого самолета, предназначенного исключительно для летных испытаний W.1 – одномоторного Gloster E.28/39. Уиттл уже изучал проблему преобразования массивного W. U. в летный аппарат, с, как он выразился, весьма оптимистичными целями – обеспечить работу небольшого самолета весом 2000 фунтов со статической тягой 1389 фунтов. Максимальная расчетная тяга для W.1 составляла , а для W.2 – . W.2 должен был быть установлен на двухмоторный истребитель Gloster Meteor, который в то время был известен по спецификации Министерства авиации как F.9/40, но двигатель был заменен на W.2B с расчетной статической тягой . Экспериментальная версия W.1, обозначенная как W.1X, использовалась в качестве макета для установки на E.28. Второй E.28 был оснащен двигателем W.1A, который включал в себя элементы W.2, такие как воздушное охлаждение турбины и измененный воздухозаборник компрессора. 26 марта 1940 года реактивный двигатель был включен в список потенциальных решающих факторов в войне авиамаршалом Теддером и получил соответствующий приоритет. В мае 1940 года компания Power Jets также занималась разработкой W.2Y, конструкции, аналогичной предыдущей, с "прямоточной" схемой воздушного потока, что привело к увеличению длины двигателя и, что более важно, приводного вала, но с несколько упрощенной компоновкой. Для максимального снижения веса приводного вала в W.2Y использовался вал большого диаметра с тонкими стенками, почти такого же размера, как диск турбины, "сужающийся" на обоих концах в местах соединения с турбиной и компрессором. В апреле Министерство авиации заключило контракты на создание производственных линий W.2 мощностью до 3000 двигателей в месяц к 1942 году, предложив компаниям BTH, Vauxhall и Rover Company принять участие. Однако контракт в конечном итоге был заключен только с Rover. В июне Уиттл был повышен в звании до командира крыла. 19 июля 1940 года компания Power Jets отказалась от попыток испарения топлива и перешла на камеру сгорания с контролируемым распылителем, разработанную Айзеком Любоком из Asiatic Petroleum Company (совместное предприятие Shell и Royal Dutch). По словам Уиттла, "внедрение системы Shell можно считать моментом, когда сгорание перестало быть препятствием для развития". Масштаб деятельности Power Jets также увеличился в связи с военными усилиями, увеличившись с 25 сотрудников в январе 1940 года до 70 в сентябре 1940 года.

On 30 June 1939, Power Jets could barely afford to keep the lights on when yet another visit was made by Air Ministry personnel. This time Whittle was able to run the third reconstructed W. U. at 16,000 rpm for 20 minutes without any difficulty. One of the members of the team was the Director of Scientific Research, David Randall Pye, who walked out of the demonstration utterly convinced of the importance of the project. The Ministry agreed to buy the W. U. and then lend it back to them, injecting cash, and placed an order for a flyable version of the engine, referred to as the Power Jets W.1 and Power Jets W.2. By then, the Ministry had a tentative contract with the Gloster Aircraft Company for a simple aircraft specifically to flight test the W.1, the single engine Gloster E.28/39. Whittle had already studied the problem of turning the massive W. U. into a flyable design, with what he described as very optimistic targets, to power a little aeroplane weighing 2,000 lb with a static thrust of 1,389 lb. The designed maximum thrust for the W.1 was , while that for the W.2, was The W.2 was to be flown in the twin engine Gloster Meteor fighter, at the time known by its Air Ministry specification as the F.9/40, but the engine was replaced with the W.2B, having a designed static thrust of An experimental version of the W.1, designated W.1X, was used as a mock up for the E.28 installation. A second E.28 was powered by the W.1A, that incorporated W.2 features such as air cooling of the turbine and a different compressor intake. On 26 March 1940, the jet engine was listed as a potential war winner by Air Marshal Tedder, and given the associated priority. Power Jets also spent some time in May 1940 drawing up the W.2Y, a similar design with a "straight through" airflow that resulted in a longer engine and, more critically, a longer driveshaft but having a somewhat simpler layout. To reduce the weight of the driveshaft as much as possible, the W.2Y used a large diameter, thin walled, shaft almost as large as the turbine disc, "necked down" at either end where it connected to the turbine and compressor. In April, the Air Ministry issued contracts for W.2 production lines with a capacity of up to 3,000 engines a month in 1942, asking BTH, Vauxhall and the Rover Company to join. However, the contract was eventually taken up by Rover only. In June, Whittle received a promotion to wing commander. On 19 July 1940, Power Jets abandoned effort to vaporize fuel, and adopted the controlled atomising burner for the combustion chamber, developed by Isaac Lubbock of Asiatic Petroleum Company (a joint venture of Shell and Royal Dutch) In the words of Whittle, "the introduction of the Shell system may be said to mark the point where combustion ceased to be an obstacle to development." The size of Power Jets also increased with the war effort, increasing from 25 employees in January 1940 to 70 in September 1940.

Rolls-Royce

Ранее, в январе 1940 года, Уиттл встретился с доктором Стэнли Хукером из Rolls Royce, который, в свою очередь, представил Уиттла члену совета директоров Rolls Royce и управляющему их заводом в Дерби, Эрнесту Хайвсу (позже лорду Хайвсу). Хукер возглавлял подразделение наддува в Rolls Royce Derby и был специалистом в области гидродинамики. Ему уже удалось увеличить мощность поршневого двигателя Merlin, усовершенствовав его нагнетатель. Такая специализация естественно подходила для аэротермодинамики реактивных двигателей, где оптимизация воздушного потока в компрессоре, камерах сгорания, турбине и реактивном сопле является фундаментальной задачей. Хайвс согласился поставлять ключевые детали для проекта. Кроме того, Rolls Royce построил испытательный стенд для компрессора, который помог Уиттлу решить проблему всплеска (нестабильного воздушного потока в компрессоре) на двигателе W.2. 10 декабря 1941 года Уиттл пережил нервный срыв и ушел с работы на месяц. Однако к концу января 1942 года Power Jets располагала тремя двигателями W.2B, два из которых были построены Rover. В феврале 1942 года начались летные испытания двигателя W.1A на самолете E.28, который достиг скорости 690 км/ч на высоте 4600 м. 13 марта 1942 года Уиттл приступил к перепроектированию W.2B, получившего обозначение W.2/500. 13 сентября 1942 года результаты испытаний W.2/500 соответствовали прогнозам, показав тягу на полной скорости. В октябре 1941 года министерство одобрило строительство нового завода за пределами Уэтстона, графство Лестершир. С 3 июня по 14 августа 1942 года Уиттл посетил Соединенные Штаты. На заводе General Electric в Линне Уиттл ознакомился с суперкомпрессором типа I, кодовым названием GE для их реактивного двигателя, основанного на W.1X от Power Jets. Также планировалось построить улучшенную версию W.2B, получившую название I 16, с использованием элементов W.2/500. Уиттл также посетил Bell Aircraft и три самолета Bell XP-59A Airacomet, двухмоторный истребитель, оснащенный реактивными двигателями General Electric I A. Этот истребитель совершил первый полет в октябре 1942 года, ровно через год и один день после того, как GE получила W.1X от Power Jets. 11 декабря 1942 года Уиттл встретился с главным исполнительным директором Министерства авиационной промышленности, авиамаршалом Уилфридом Фрименом, и авиамаршалом Фрэнсисом Линнеллом, контролером исследований и разработок MAP. По словам Уиттла, "он ясно дал понять, что окончательно решил передать управление заводами в Барнольдсвике и Клитеро компании Rolls Royce". Спенсер Уилкс из Rover встретился с Хайвсом и Хукером в пабе "Swan and Royal" в Клитеро, недалеко от завода в Барнольдсвике. По согласованию с Министерством авиационной промышленности они обменяли реактивный завод в Барнольдсвике на завод по производству танковых двигателей Rolls Royce в Ноттингеме. Испытания и наращивание производства были немедленно ускорены. Адриан Ломбард, инженер-наблюдатель Rover за двигателями Уиттла, перешел в Rolls Royce для продолжения работы. К январю 1943 года Rolls Royce достигла 400 часов работы двигателей, что в десять раз превышает показатель Rover за предыдущий месяц, а в мае 1943 года W.2B успешно прошел свой первый 100-часовой испытательный тест с тягой. Когда Rolls Royce включилась в работу, Рэй Дори, руководитель летного центра компании на аэродроме Хакнолл на северной стороне Ноттингема, установил двигатель Whittle W.2B в задней части бомбардировщика Vickers Wellington. Установка была выполнена Vickers в Уэйбридже.

Earlier, in January 1940, Whittle had met Dr Stanley Hooker of Rolls Royce, who in turn introduced Whittle to Rolls Royce board member and manager of their Derby factory, Ernest Hives (later Lord Hives). Hooker was in charge of the supercharger division at Rolls Royce Derby and was a specialist in fluid dynamics. He had already increased the power of the Merlin piston engine by improving its supercharger. Such a speciality was naturally suited to the aero thermodynamics of jet engines in which the optimisation of airflow in compressor, combustion chambers, turbine and jet pipe, is fundamental. Hives agreed to supply key parts to help the project. Also, Rolls Royce built a compressor test rig which helped Whittle solve the surging problems (unstable airflow in the compressor) on the W.2 engine. On 10 December 1941 Whittle suffered a nervous breakdown, and left work for a month. However, by the end of January 1942, Power Jets had three W.2B engines, two built by Rover. In February 1942, flight trials of the W.1A engine began in the E.28, which reached 430 mph (690 km/h) at 15,000 feet (4,600 m). On 13 March 1942, Whittle started work on a redesign of the W.2B, referred to as the W.2/500. On 13 September 1942, W.2/500 performance tests matched predictions, showing a thrust of at full speed. In October 1941, the Ministry approved a new factory to be built outside Whetstone, Leicestershire. From 3 June until 14 August 1942 Whittle visited the United States. At the General Electric's Lynn Factory, Whittle reviewed the Type I Supercharger, GE's code name for their jet engine, based on Power Jets' W.1X. An improved version of the W.2B would also be built, called the I 16, incorporating features of the W.2/500. Whittle also toured the Bell Aircraft, and the three Bell XP 59A Airacomets, a twin engine fighter powered by the General Electric I A jet engines. This fighter took flight in October 1942, one year and one day after GE received Power Jets' W.1X. On 11 December 1942 Whittle had a meeting with the chief executive of the Ministry of Aircraft Production Air Chief Marshal Wilfrid Freeman and Air Marshal Francis Linnell, Controller of Research and Development at MAP, According to Whittle, "He made it clear that he had definitely decided to transfer Barnoldswick and Clitheroe to Rolls Royce management." Spencer Wilks of Rover met with Hives and Hooker at the "Swan and Royal" pub, in Clitheroe, near the Barnoldswick factory. By arrangement with the Ministry of Aircraft Production they traded the jet factory at Barnoldswick for Rolls Royce's tank engine factory in Nottingham. Testing and production ramp up was immediately accelerated. Adrian Lombard Rover's supervising engineer on the Whittle engines transferred to Rolls Royce to continue the role. By January 1943, Rolls Royce had achieved 400 hours of run time, ten times Rover's number of the previous month, and in May 1943, the W.2B passed its first 100 hour development test at of thrust. When Rolls Royce became involved, Ray Dorey, the manager of the company's Flight Centre at Hucknall Airfield on the north side of Nottingham, had a Whittle W.2B engine installed in the rear of a Vickers Wellington bomber. The installation was done by Vickers at Weybridge.

Продолжающееся воздействие

Уитл хотел повысить эффективность реактивного двигателя на более низких скоростях. По словам Уиттла, "я хотел 'замедлить струю', то есть преобразовать струйный поток с малой массой и высокой скоростью в струйный поток с большой массой и низкой скоростью. Очевидным способом сделать это было использовать дополнительную турбину для извлечения энергии из струи и использовать эту энергию для привода компрессора или вентилятора низкого давления, способного 'вдыхать' гораздо больше воздуха, чем сам реактивный двигатель, и направлять этот дополнительный воздух назад в виде 'холодной струи'. Вся система известна как 'турбовентиляторный двигатель' (турбофан). Первый реализованный вариант был назван Усилителем Тяги №1 и состоял из 'заднего вентилятора' или дополнительной турбины в выхлопной трубе основного двигателя. В 1942 году GE использовал Усилитель №2, обычную двухступенчатую систему с лопастями вентилятора, расположенными снаружи лопастей турбины, в самолете Convair 990 Coronado. Усилитель №3, известный как 'концевая турбина', имел лопасти турбины за пределами вентилятора. Усилитель №4, в сочетании с W2/700, включавший форсажную камеру, был проектной силовой установкой для проекта Miles M.52. По словам Уиттла, "первая попытка создать полноценный турбовентиляторный двигатель, то есть с вентилятором перед основным двигателем и наддувом последнего, была предпринята при создании LR1, предназначенного в качестве силовой установки для четырехмоторного бомбардировщика для операций в Тихом океане. Массовый расход воздуха через вентилятор LR1 должен был быть в 3–4 раза больше, чем через основной двигатель, то есть 'степень двухконтурности' (bypass ratio) составляла 2–3". Патент Уиттла на турбовентиляторный двигатель №471368, поданный в марте 1936 года, истек в 1962 году. Работа Уиттла вызвала небольшую революцию в британской двигателестроительной промышленности, и даже до первого полета E.28/39 большинство компаний организовали собственные исследовательские группы. В 1939 году Metropolitan Vickers начала проект по разработке конструкции осевого потока в виде турбовинтового двигателя, но позже перепроектировала ее в чистый реактивный двигатель, известный как Metrovick F.2. Rolls-Royce уже скопировал W.1 для производства WR.1 с низкой тягой, но позже прекратил работу над этим проектом после поглощения разработок Rover. В 1941 году de Havilland начала проект реактивного истребителя, Spider Crab, позже названного Vampire, вместе с собственным двигателем для его питания, Goblin Фрэнка Халфорда (Halford H.1). Armstrong Siddeley также разработала более сложную конструкцию осевого потока с инженером по имени Хеппнер, ASX, но пошла против подхода Vickers и позже модифицировала ее в турбовинтовой двигатель Python. Компания Bristol Aeroplane Company предложила объединить реактивные и поршневые двигатели, но отказалась от этой идеи и сосредоточилась на винтовых турбинах.

Whittle wanted to improve the efficiency of the jet engine at lower speeds. According to Whittle, "I wanted to 'gear down the jet', ie to convert a low mass high velocity jet into a high mass low velocity jet. The obvious way to do this was to use an additional turbine to extract energy from the jet and use this energy to drive a low pressure compressor or fan capable of 'breathing' far more air than the jet engine itself and forcing this additional air rearwards as a 'cold jet'. The complete system is known as a 'turbofan'." The first embodiment was referred to as a No 1 Thrust Augmentor, which consisted of an "aft fan", or additional turbine, in the exhaust of the main engine. In 1942, No 2 Augmentor, a conventional two stage system with the fan blades external to the turbine blades, was used by GE in the Convair 990 Coronado. A No 3 Augmentor, known as the "tip turbine", had the turbine blades outside the fan. A No 4 Augmentor, in combination with the W2/700, included an afterburner, was the design powerplant for the Miles M.52 project. According to Whittle, "The first attempt at the turbofan proper, ie having the fan ahead of and supercharging the core engine, was the LR1 intended as the power plant of a four engined bomber for operations in the Pacific. The mass flow through the fan of the LR1 was to have been 3–4 times that through the core engine, ie the 'bypass ratio' was 2–3." Filed in March 1936, Whittle's main turbofan patent 471368, expired in 1962. Whittle's work had caused a minor revolution within the British engine manufacturing industry and, even before the E.28/39 flew, most companies had set up their own research efforts. In 1939, Metropolitan Vickers set up a project to develop an axial flow design as a turboprop but later re engineered the design as a pure jet known as the Metrovick F.2. Rolls Royce had already copied the W.1 to produce the low rated WR.1 but later stopped work on this project after taking over Rover's efforts. In 1941, de Havilland started a jet fighter project, the Spider Crab – later called Vampire – along with their own engine to power it, Frank Halford's Goblin (Halford H.1). Armstrong Siddeley also developed a more complex axial flow design with an engineer called Heppner, the ASX but reversed Vickers' thinking and later modified it into a turboprop instead, the Python. The Bristol Aeroplane Company proposed to combine jet and piston engines but dropped the idea and concentrated on propeller turbines instead.

Национализация

Во время демонстрации E.28/39 Уинстону Черчиллю в апреле 1943 года Уиттл предложил Стаффорду Криппсу, министру авиационной промышленности, национализировать все разработки в области реактивных двигателей. Он указал на то, что компания была профинансирована частными инвесторами, которые помогли успешно разработать двигатель, но производственные контракты достались другим компаниям. Национализация, по его мнению, была единственным способом расплатиться с долгами и обеспечить справедливое вознаграждение для всех, и он был готов передать свои акции Power Jets для достижения этой цели. В октябре Криппс сообщил Уиттлу, что решил национализировать только Power Jets. 1 декабря Криппс уведомил директоров Power Jets о том, что казначейство не выделит на покупку компании более 100 000 фунтов стерлингов. К тому времени Уиттл был повышен в звании до капитана группы, получив это звание в июле 1943 года. Позже в том же месяце, после дальнейших переговоров, министерство предложило 135 500 фунтов стерлингов за Power Jets, от чего неохотно согласились после отказа министерства в проведении арбитража. Поскольку Уиттл уже предложил отказаться от своих акций, он ничего не получил, в то время как Уильямс и Тинлинг получили по почти 46 800 фунтов стерлингов за свои акции, а инвесторы, вложившие деньги или оказавшие услуги, получили троекратную прибыль от первоначальных вложений. Уиттл встретился с Криппсом, чтобы лично выразить протест против национализации и способа ее проведения, но безуспешно. Окончательные условия были согласованы 28 марта, и Power Jets официально стала Power Jets (Research and Development) Ltd, с Роксби Коксом в качестве председателя, Константом из RAE – начальником инженерного отдела, а Уиттл – главным техническим консультантом. 5 апреля 1944 года министерство выплатило Уиттлу всего 10 000 фунтов стерлингов за его акции. Ученые из RAE, переведенные в Power Jets, также были против этого, и в министерстве авиационной промышленности считалось, что Power Jets финансируется из государственных средств, но не находится под государственным управлением. С конца марта Уиттл провел шесть месяцев в больнице, восстанавливаясь от нервного истощения, и в январе 1946 года ушел из Power Jets (R and D) Ltd. В июле компания была объединена с газотурбинным отделом RAE в Национальное газотурбинное заведение (NGTE) в Фарнборо, и 16 инженеров Power Jets, последовав примеру Уиттла, также подали в отставку.

During a demonstration of the E.28/39 to Winston Churchill in April 1943, Whittle proposed to Stafford Cripps, Minister of Aircraft Production, that all jet development be nationalised. He pointed out that the company had been funded by private investors who helped develop the engine successfully, only to see production contracts go to other companies. Nationalisation was the only way to repay those debts and ensure a fair deal for everyone, and he was willing to surrender his shares in Power Jets to make this happen. In October, Cripps told Whittle that he decided a better solution would be to nationalise Power Jets only. On 1 December Cripps advised Power Jets' directors that the Treasury would not pay more than £100,000 for the company. By this time he was a group captain, having been promoted from wing commander in July 1943. Later that month after further negotiations the Ministry made another offer of £135,500 for Power Jets, which was reluctantly accepted after the Ministry refused arbitration on the matter. Since Whittle had already offered to surrender his shares he would receive nothing at all, while Williams and Tinling each received almost £46,800 for their stock, and investors of cash or services had a threefold return on their original investment. Whittle met with Cripps to object personally to the nationalisation efforts and how they were being handled, but to no avail. The final terms were agreed on 28 March, and Power Jets officially became Power Jets (Research and Development) Ltd, with Roxbee Cox as chairman, Constant of RAE Head of Engineering Division, and Whittle as Chief Technical Advisor. On 5 April 1944, the Ministry sent Whittle an award of only £10,000 for his shares. The government scientists from RAE who had been moved to Power Jets were against it also and within MAP there was a feeling that Power Jets was publicly financed but not under public administration. From the end of March, Whittle spent six months in hospital recovering from nervous exhaustion, and resigned from Power Jets (R and D) Ltd in January 1946. In July the company was merged with the gas turbine division of the RAE to form the National Gas Turbine Establishment (NGTE) at Farnborough, and 16 Power Jets engineers, following Whittle's example, also resigned.

После войны

В 1946 году Уитл принял должность технического советника по проектированию и производству двигателей при контролере снабжения (авиация); был награжден степенью Командора Легиона заслуг США и в 1947 году был назначен компаньоном Ордена Бани. В мае 1948 года Уитл получил единовременную выплату в размере 100 000 фунтов стерлингов от Королевской комиссии по наградам изобретателям в знак признания его работы над реактивным двигателем, а через два месяца был возведен в рыцари-командоры Ордена Британской империи. Во время лекционного тура по США Уитл вновь почувствовал себя плохо и 26 августа 1948 года ушел в отставку из Королевских ВВС по состоянию здоровья, сохранив звание коммодора авиации. Он поступил в BOAC в качестве технического консультанта по авиационным газотурбинным двигателям и в течение следующих нескольких лет много путешествовал, изучая разработки реактивных двигателей в Соединенных Штатах, Канаде, Африке, Азии и на Ближнем Востоке. Он покинул BOAC в 1952 году и посвятил следующий год работе над биографией "Реактивный двигатель: История пионера". К 1964 году он отказался от своих прежних социалистических взглядов, дойдя до того, что подверг резкой критике кандидата от Лейбористской партии в Сметвике. В 1960 году ему была присвоена почетная степень доктора технического искусства (Dr.techn. honoris causa) в Норвежском технологическом институте, позднее вошедшем в состав Норвежского университета науки и технологий. В 1967 году он был удостоен почетной степени доктора наук Университетом Бата. В том же году его имя было занесено в Международный зал славы авиации и космонавтики. В 1987 году он был награжден почетной степенью доктора технических наук Университетом Лофборо. В 2017 году его имя было занесено в Национальный зал славы авиации в Дейтоне, штат Огайо.

Ковентри, Англия

"Whittle Arch" – большая конструкция, напоминающая двойное крыло, расположенная у Музея транспорта Ковентри, на площади Миллениум-плейс, в центре города Ковентри. Статуя Уиттла работы Фейт Уинтер находится под аркой Уиттла. Она была открыта 1 июня 2007 года его сыном, Яном Уиттлом, во время телевизионной трансляции. Статуя изображает Уиттла в RAF Cranwell, смотрящим в небо и наблюдающим за первым испытательным полетом самолета Gloster E.28/39 с двигателем Уиттла, который состоялся 15 мая 1941 года. Школа в пригороде Уолсгрейв города Ковентри носит имя Уиттла. Первоначально она называлась Frank Whittle Primary, а в 1997 году была переименована в Sir Frank Whittle Primary School. В вестибюле школы установлена реплика реактивного двигателя, которую Уиттл пожертвовал школе при жизни. Памятная табличка отмечает дом на Ньюкомб-роуд, в районе Эрлсдон города Ковентри, где он родился и жил до девяти лет. Уиттл-роуд в городе Латтерворт названа в честь сэра Фрэнка Уиттла.

Регби, Англия

В Рэгби, где Уиттл создал свои первые прототипы двигателей, бронзовая скульптура под названием «Фрэнк Уиттл – Отец реактивного двигателя» была установлена в 2005 году на Каштановом поле рядом с ратушей города Рэгби. Она была создана скульптором Стивеном Бродбентом и изображает воздушный винт, трансформированный во внутреннюю турбину реактивного двигателя.