Скопировано мной из публикации на FB.

12 апреля 1937 года заработал первый в мире авиационный газотурбинный двигатель конструкции Фрэнка Уиттла, запатентованный им еще в 1930 году в возрасте всего 22 лет. Мы считаем это хорошим поводом для рассказа об этом гениальном инженере, который смог пройти весь длинный путь от идеи до ее практического воплощения, что удавалось далеко не каждому изобретателю!
Френк родился 1 июня 1907 года в семье высококвалифицированного инженера в Ковентри. Его отец смог скопить денег на небольшую механическую мастерскую и считался знатоком в двигателях внутреннего сгорания. Неудивительно, что помогавший ему с детства Фрэнк приобрел любовь к технике и грезы об ее самой высокотехнологичной на тот момент сфере – авиации.
В январе 1923 года 15-летний Уиттл, мечтавший о карьере пилота, блестяще сдал вступительные экзамены в Королевские ВВС, но был забракован безжалостной медкомиссией из-за субтильного телосложения. Это не обескуражило нашего героя, и он поступил в Школу подготовки техников в Крэнвелле, где начал трехлетнее обучение на авиамеханика. Там он присоединился к авиамодельному обществу, которое во время, не занятое учебой, занималось постройкой самодельных летающих моделей самолетов. Его успехи в этом направлении, а также неординарные математические способности были замечены руководством, поэтому Уиттл был отправлен для более углубленной подготовки в колледж Королевских ВВС в Крэнвелле.
Внезапным очень приятным дополнением к возможности получить техническое образование оказалась возможность пилотировать учебные аэропланы Avro 504, в чем Уиттл быстро достиг совершенства. Итогом обучения каждого студента колледжа являлась выпускная инженерная работа. В ее рамках Уиттл решил провести исследование потенциальных улучшений конструкции самолетов, в частности, для полетов на больших высотах и скоростях (более 800 км/ч). В своем труде «Будущие разработки в авиастроении» он показал, что усовершенствование существующих винтовых двигателей не сможет этого обеспечить. В качестве решения проблемы он описал то, что сегодня называют реактивным двигателем: компрессор, использующий традиционный поршневой двигатель для подачи сжатого воздуха в камеру сгорания, выхлопы которой использовались непосредственно для создания тяги. Идея не была новой, ее уже обсуждали в отрасли, но целью Уиттла было продемонстрировать, что на больших высотах более низкая плотность воздуха повысит эффективность такой конструкции. При дальних перелетах двигатель будет проводить почти все время на большой высоте и, таким образом, может превзойти традиционную силовую установку.
Уиттл окончил колледж вторым по успеваемости в 1928 году, получив премию Энди Феллоуза в области авиационных наук за свою работу, офицерское звание и должность на авиабазе.
Там он в свободное от службы время продолжил работу над своим реактивным двигателем, но в конце концов отказался от него, когда дальнейшие расчеты показали, что он будет весить столько же, сколько обычный двигатель той же тяги. Требовалось какое-то полностью альтернативное решение. В ходе длительного интеллектуального поиска Уиттлу пришла в голову мысль: «Почему бы не заменить сложный и тяжелый поршневой двигатель простой и легкой центробежной турбиной?» Вместо использования компрессора с приводом от поршневого двигателя для подачи сжатого воздуха в камеру сгорания можно использовать турбину для «воровства» части мощности выхлопных газов. Она то и заставит работать компрессор, также выполненный теперь в виде турбины. Оставшаяся же тяга выхлопа будет приводить в движение сам самолет.
Уиттл поделился своей новой концепцией у себя на базе, где она привлекла внимание коллеги - офицера Пэта Джонсона, бывшего патентного эксперта. Джонсон, в свою очередь, передал идею Уиттла начальству. Это запустило цепочку событий, которая почти привела к тому, чтобы реактивные двигатели появились на самолетах намного раньше, чем это произошло на самом деле, если бы не... Впрочем, обо всем по порядку!
Воодушевленный своим командиром Уиттл в конце 1929 года отправил подробное описание своей концепции в министерство авиации, чтобы посмотреть, будет ли она им интересна. Однако чиновники везде ведут себя одинаково, если им это позволять, в том числе и в самых передовых государствах мира. Поэтому вместо того, чтобы разбираться с этой оригинальной идеей, они просто переслали ее единственному человеку, который имел публикации на эту тему, чтобы узнать его мнение на этот счет.
Им оказался… великий физик, основоположник только зарождающейся механики разрушения Аллан Гриффитс. «Но причем тут газотурбинные двигатели?!», - спросите вы.
Дело в том, что в июле 1926 года Гриффитс опубликовал статью о компрессорах и турбинах, которыми он занимался в Королевском авиационном управлении в Фарнборо (RAE). В своей работе «Аэродинамическая теория проектирования турбин» он продемонстрировал, что низкие показатели существующих газовых турбин обусловлены недостатками их лопастей, и предложил современную форму их аэродинамического профиля, которая существенно улучшала их характеристики. В ней он также правильно предсказал направления развития многоступенчатых осевых газотурбинных моторов. Предложенная им конструкция стала предшественницей турбовинтового двигателя. Опираясь на эти результаты, Комитет аэронавигационных исследований поддержал серию экспериментов с мотором, имевшим одноступенчатые осевые компрессор и турбину, испытания которого были завершены в 1928*.
Поэтому министерские бюрократы быстренько сплавили предложение Уиттла Гриффитсу. Тот, будучи к тому моменту уже большим (без всякого сарказма) ученым, быстро нашел ошибку в одном из расчетов Уиттла. Это, по всей видимости, вызвало у него скепсис в отношении всей идеи в целом. Поэтому Гриффитс написал в своем заключении, что такая центробежная турбина будет слишком велика для установки на самолеты и что использование реактивного двигателя непосредственно для получения энергии будет довольно неэффективным.
Неудивительно, что Королевские ВВС отказали Уиттлу в финансировании, назвав проект «непрактичным».
Возможно, что этим бы все и кончилось, если бы не уже упомянутый коллега Уиттла - Джонсон, который несмотря ни на что оставался убежденным в обоснованности этой идеи, и в январе 1930 года убедил Уиттла запатентовать ее.
Более того, Джонсон организовал встречу с британской компанией British Thomson-Houston (BTH), чей главный инженер по турбинам заинтересовался идеей Уитла. Однако в итоге BTH не захотела выделять деньги на ее практическую реализацию.
Тем временем жизнь шла своим чередом и Уиттл, как и любой британский кадровый авиационный инженер, должен был пройти обязательный специальный курс повышения технической квалификации. В 1932 году Уиттл поступил в Офицерскую инженерную школу в Хенлоу, набрав при поступлении 98% по всем экзаменационным предметам и быстро прошел годичный курс экстерном. Его успехи в обучении были признаны настолько исключительными, что в 1934 году Уиттлу разрешили изучить двухлетний инженерный курс в качестве члена Питерхауса, старейшего колледжа Кембриджского университета, который он окончил в 1936 году, получив первую степень по механическим наукам и следующее офицерское звание.
Находясь в Кембридже, Уиттл не мог позволить себе оплатить продление своего патента на реактивный двигатель, а поскольку министерство авиации тоже отказалось это сделать, срок действия патента истек. Вскоре после этого, в мае, с Уиттлом связался его бывший сослуживец Дадли-Уильямс, который устроил встречу с еще одним вышедшим в отставку военнослужащим Королевских ВВС Джеймсом. Они предложили Уиттлу партнерство, которое дало бы им возможность действовать от его имени и добиться государственного финансирования для реализации его идеи.
Вскоре это принесло свои плоды. Уиттл был представлен Могенсу Брэмсону, известному авиационному инженеру-консультанту. Тот был поначалу настроен скептически, но после подробного изучения идей Уиттла стал их горячим сторонником. Брэмсон представил Уиттла и его партнеров инвестиционному банку O.T. Falk & Partners. Финансисты пришли в восторг от концепта Уиттла, однако уточнили, что будут инвестировать в его мотор только в случае, если у них будет независимая проверка его осуществимости. Для этого они обратились к… Брэмсону, поэтому неудивительно, что после его заключения, реактивный двигатель наконец-то начал превращаться в реальность.
27 января 1936 года все вышеперечисленные создали компанию Power Jets Ltd. Поскольку Уиттл оставался офицером Королевских ВВС и находился в Кембридже, ему требовалось специальная санкция на деятельность вне ВВС. После переговоров с начальством ему разрешили заниматься проектом не более шести часов в неделю. Однако при этом позволили продолжить разработки непосредственно в Кембридже до его окончания, что дало Уиттлу время для работы над турбореактивным двигателем.
Министерство авиации по-прежнему не видело особой ценности в этих усилиях, так как считали все это долгосрочными чисто научными исследованиями, поэтому не выделяло достаточно средств на постройку принципиально нового мотора. Однако наших героев выручила частная инициатива в лице… BTH, которые на этот раз уже разглядели в концепции коммерческий интерес. В результате Power Jets заключила с ними соглашение о создании экспериментального отдела по производству двигателей на заводе BTH в Регби, Уорикшир.
Работы продвигались быстро и к концу 1936 года детальный проект прототипа был завершен, после чего все его детали были переданы для изготовления.
Итог вам уже известен – 12 апреля 1937 года первый в мире авиационный газотурбинный двигатель был успешно запущен… чтобы сразу же продемонстрировать целый букет детских болезней!
Далее Уиттла и его компаньонов ждала кропотливая доводка своего детища, финансовые трудности, взлеты и падения, однако главное было сделано – было доказано, что эффективный реактивный двигатель совершенно нового типа возможно реализовать в металле, а значит его торжество – лишь вопрос времени!
*После рабочих испытаний опытного экземпляра этого мотора на его основе было построено еще несколько двигателей для проверки различных концепций ГТД. Эта работа подтвердила прогноз Гриффитса относительно высоких коэффициентов полезного действия и свидетельствует о его приоритете в создании многоступенчатого осевого газотурбинного двигателя.