Хельмут Вальтер: Пионер ракетных двигателей и воздухонезависимой энергетической установки подводных лодок.

Введение

Немецкий инженер-ракетостроитель

Хеллмут Вальтер (26 августа 1900 – 16 декабря 1980) – немецкий инженер, пионер в области исследований ракетных двигателей и газовых турбин. Его наиболее значимыми достижениями стали ракетные двигатели для самолетов-перехватчиков Messerschmitt Me 163 и Bachem Ba 349, так называемые отбрасываемые ракетные ускорители Starthilfe, использовавшиеся для различных самолетов Люфтваффе во время Второй мировой войны, а также революционная новая система двигательной установки для подводных лодок, известная как воздухонезависимая энергетическая установка (AIP).

Ранние годы

В 1917 году Вальтер начал обучение на токаря в Гамбурге, а в 1921 году поступил в Технический университет Берлина на факультет машиностроения. Однако он не закончил обучение, чтобы занять должность в крупной верфи Stettiner Maschinenbau AG Vulcan. Опыт работы Вальтера с судовыми двигателями побудил его к поиску способов преодоления некоторых ограничений двигателей внутреннего сгорания. Он пришел к выводу, что двигатель, использующий топливо, уже насыщенное кислородом, не потребует внешнего поступления кислорода (из атмосферы или из баллонов). Это дало бы очевидные преимущества для питания подводных лодок и торпед. Исследования показали, что перекись водорода является подходящим монопропеллентным топливом – в присутствии подходящего катализатора она разлагается на кислород и пар при высокой температуре. Тепло, выделяемое в результате реакции, приводило бы к расширению кислорода и пара, что можно было бы использовать в качестве источника давления. Вальтер также понял, что в эту горячую газовую смесь можно впрыскивать другое топливо для обеспечения сгорания и, следовательно, большей мощности. Он запатентовал эту идею в 1925 году.

Предприниматель

После некоторого времени работы на верфи Germaniawerft в Киле, Вальтер в 1934 году организовал собственную компанию Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft (HWK, или Walter Werke) для дальнейших исследований и разработки своих идей. В том же году он представил предложение в Oberkommando der Kriegsmarine (Верховному военно-морскому командованию), согласно которому подводная лодка, оснащенная одним из этих двигателей, обладала бы значительным преимуществом в скорости по сравнению с обычной комбинацией дизельных двигателей для надводного хода и электродвигателей для подводного плавания. Предложение встретило значительный скептицизм, но Вальтер не сдавался и в 1937 году показал свои планы Карлу Дёницу, который помог получить контракт на создание прототипа. Строительство небольшой исследовательской подводной лодки, получившей обозначение V 80, началось в 1939 году. После спуска на воду в 1940 году подводная лодка продемонстрировала максимальную подводную скорость в 23 узла, что вдвое превышало скорость любой другой подводной лодки в мире на тот момент. Несмотря на эти впечатляющие результаты, проблемы с производством, поставками и безопасным обращением с перекисью водорода помешали широкому внедрению революционного двигателя Вальтера. В конечном итоге, лишь несколько немецких подводных лодок типа XVII были построены с использованием этого двигателя, и ни одна из них не приняла участия в боевых действиях.

Ракетные двигатели

В то же время, когда Уолтер разрабатывал подводные двигатели, он также применял свои идеи к ракетной технике. Смесь газов высокого давления, созданная быстрым разложением перекиси водорода, могла использоваться не только в турбине, но и, если просто направлять через сопло, создавала значительную тягу. Команда Вернера фон Брауна, работавшая над ракетной техникой в Пеенемюнде, проявила интерес к идеям Уолтера, и в 1936 году начала программу установки ракет Уолтера на самолеты. Экспериментальные результаты, полученные фон Брауном, вызвали интерес у немецких авиастроительных компаний, включая Heinkel и Messerschmitt, и в 1939 году Heinkel He 176 стал первым самолетом, совершившим полет исключительно на жидком ракетном топливе. Этот тип двигателя стал основой ракетоплана Messerschmitt Me 163, в сочетании с революционным дизайном фюзеляжа Александра Липпиша. На протяжении всей Второй мировой войны авиационные двигатели Уолтера становились все более мощными и совершенными. Изначальная конструкция, основанная на простом разложении перекиси водорода, вскоре была изменена на использование перекиси в качестве окислителя (подобно тетраоксиду диазота, который использовался позднее) в сочетании с гидразин-метанольным ракетным топливом, получившим обозначение C Stoff, для создания горячих газов высокого давления. В более поздних, так и не реализованных разработках, ниже основной камеры была добавлена вторая, с тягой 400 кг (880 фунтов), "крейсерская" камера сгорания, получившая прозвище Marschofen, для более точного управления двигателем. Различные версии этого двигателя предназначались для использования в проектах самолетов и ракет, а также производились по лицензии в Японии (см. HWK 109 509). Другой двигатель Уолтера использовался для помощи тяжело нагруженным самолетам при взлете (JATO или RATO). После выработки топлива ракеты отделялись от самолета и возвращались на землю на парашютах для ремонта и повторного использования (см. Walther HWK 109 500). В 1945 году Уолтер был награжден Рыцарским крестом за заслуги во время войны. Уолтер был захвачен британским подразделением T Force, после 96-километрового (60 миль) рейда в тылу немецких войск с целью не допустить попадания его разработок в руки наступающих советских войск. Затем его фабрику исследовало 30-е штурмовое подразделение, часть Королевских морских пехотинцев, созданное Йеном Флемингом, автором романов о Джеймсе Бонде.

At the same time that Walter was developing submarine engines, he was also applying his ideas to rocketry. The high pressure gas mixture created by the rapid decomposition of hydrogen peroxide could not only be used in a turbine, but if simply directed out of a nozzle, created considerable thrust. Wernher von Braun's rocketry team working at Peenemünde expressed interest in Walter's ideas, and in 1936 began a programme of installing Walter rockets into aircraft. The experimental results obtained by von Braun created interest among Germany's aircraft manufacturers, including Heinkel and Messerschmitt, and in 1939, the Heinkel He 176 became the first aircraft to fly on liquid fuelled rocket power alone. This type of engine went on to become the cornerstone of the Messerschmitt Me 163 rocket powered fighter, when married to Alexander Lippisch's revolutionary airframe design. Throughout the course of World War II, Walter's aircraft engines became increasingly powerful and refined. The original design of simply decomposing hydrogen peroxide was soon changed to its use as an oxidizer (much like dinitrogen tetroxide would be used later) when combined with a hydrazine/methanol true rocket fuel designated C Stoff, into the hot, high pressure gases, and in later, never deployed developments, a second, 400 kg (880 lb) thrust "cruising" combustion chamber, nicknamed a Marschofen, was added below the main chamber to allow for more precise control of the engine. Versions of this engine were intended to power a variety of aircraft design proposals and missile projects and was also licence built in Japan (see HWK 109 509). Another Walter engine was used to assist heavily laden aircraft to take off (JATO or RATO). When the rockets' fuel had run out, they would separate from the aircraft and return to the ground by parachute for refurbishment and re use (see Walther HWK 109 500). In 1945, Walter was awarded the Knight's Cross for his wartime service. Walter was captured by a British Army unit named T Force following a 60 mile advance behind German lines to prevent his research falling into the hands of the advancing Russians. His factory was then investigated by 30 Assault Unit, a unit of Royal Marines which had been established by James Bond author Ian Fleming.

Послевоенная карьера

В конце войны все его исследовательские материалы были конфискованы британскими военными, а Уолтер и его коллеги были доставлены в Великобританию для работы на Королевский флот. При содействии Уолтера одна из немецких подводных лодок, оснащенная его двигателем, U-1407, была поднята с места затопления и вновь введена в эксплуатацию под названием HMS Meteorite. Королевский флот построил еще две подводные лодки с двигателями AIP, прежде чем отказаться от дальнейших исследований в этой области в пользу ядерной энергетики. Уолтеру было разрешено вернуться в Германию в 1948 году, где он работал на заводе Paul Seifert Engine Works. В 1950 году он эмигрировал в Соединенные Штаты и поступил на работу в корпорацию Worthington Pump Corporation в Харрисоне, штат Нью-Джерси, где в конечном итоге стал вице-президентом по исследованиям и разработкам. В 1956 году он основал компанию Hellmuth Walter GmbH в Киле, а в 1967 году построил гражданскую подводную лодку STINT с двигателем Walter.