在空氣中,聲音的傳播速度大約為1220千米/小時,而噴氣式飛機(jī)在做飛行速度測試時,有過3600千米/小時的飛行記錄,因此人們又叫它“超音速飛機(jī)”。
噴氣式飛機(jī)使用的噴氣式發(fā)動機(jī),主要依靠燃料燃燒時產(chǎn)生的氣體,向后高速噴射出強大氣流的反沖作用,使飛機(jī)獲得更大的推力,飛行速度更快。特別是在1萬—2萬米空氣比較稀薄的高空,噴氣發(fā)動機(jī)更有著螺旋槳活塞發(fā)動機(jī)所無法比擬的優(yōu)越性。
噴氣式飛機(jī)編隊飛過藍(lán)天(網(wǎng)絡(luò)圖)
噴氣式飛機(jī)雛形的出現(xiàn)
世界上第一架噴氣式飛機(jī)是由一個叫亨利?科安達(dá)的羅馬尼亞人設(shè)計制造的。
1910年10月,他將設(shè)計出來的飛機(jī)在巴黎展覽會上展出時,引起了極大的轟動,因為這架飛機(jī)使用的是一臺新型發(fā)動機(jī)。他設(shè)計的發(fā)動機(jī)是用一臺50馬力的發(fā)動機(jī)使風(fēng)扇向后推動空氣,同時增設(shè)了一個加力燃燒室,使燃?xì)庠谖矅姽苤谐浞峙蛎?,以此來增大反推力。這就是世界上最早的噴氣發(fā)動機(jī)。
展覽結(jié)束后,科安達(dá)根據(jù)專家們提出的建議,對自己設(shè)計的飛機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。同年12月10日,科安達(dá)在飛機(jī)上進(jìn)行日常檢查操作時,不慎觸動到了飛機(jī)的啟動裝置,飛機(jī)突然起飛,而當(dāng)時科安達(dá)根本來不及控制飛機(jī)。飛機(jī)隨即又掉頭沖向地面,燃起了熊熊大火。幸運的是,科安達(dá)在飛機(jī)落地前被拋出了機(jī)艙,落到附近一塊草地上,身體并沒有受到太大的損傷。就這樣,科安達(dá)不僅成了世界上第一架噴氣式飛機(jī)的發(fā)明者,而且也成了它的駕駛者,盡管飛機(jī)是用這種意想不到的方式起飛的,離開地面的時間也很短。
第一架噴氣式飛機(jī)自從燒壞以后,便再也沒有進(jìn)行修復(fù),但科安達(dá)的名字卻在世界航空史上保留了下來??梢哉f,他的飛機(jī)設(shè)計是具有一定的前瞻性的,已同今天被稱為“涵道風(fēng)扇”的設(shè)計思路相吻合,就是在涵道內(nèi),通過風(fēng)扇向后面驅(qū)動空氣而產(chǎn)生推力。但又與今天的“涵道風(fēng)扇”稍有差異,它用風(fēng)扇驅(qū)動的僅僅是空氣,而今天則是空氣和燃料的混合物。
大膽設(shè)想與艱難研發(fā)
真正的噴氣式飛機(jī)是在噴氣式發(fā)動機(jī)誕生之后才出現(xiàn)的,這得歸功于英國的弗蘭克?威特爾(Frank Whittle)。
弗蘭克·維特爾正在工作(網(wǎng)絡(luò)圖)
1929年,年僅22歲的威特爾,是英國皇家空軍學(xué)校的一名飛行學(xué)員,平時他善于學(xué)習(xí)、勤于鉆研。他發(fā)現(xiàn)飛機(jī)使用的活塞式發(fā)動機(jī)存在一些局限性。于是,產(chǎn)生了用發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的噴氣來推動飛機(jī)的設(shè)想。
后來,他被分配到中央飛行學(xué)校,當(dāng)了一名訓(xùn)練教官。校長認(rèn)為他的關(guān)于噴氣動力的設(shè)想很有道理,就專門組織了一個專家座談會進(jìn)行探討,這對他是一個級大的鼓勵。
座談會上,他大膽地提出了一種新的使飛機(jī)飛得更快更高的推進(jìn)方法:必須取消螺旋槳和活塞引擎!當(dāng)時的業(yè)內(nèi)人士都認(rèn)為他的這種研發(fā)思路十分荒誕,幾乎沒有人把這當(dāng)一回事。他們一致認(rèn)為:飛機(jī)要想飛上天,沒有螺旋槳怎么可以呢?這簡直不可思議!
而威特爾的設(shè)想是,用一臺像風(fēng)車那樣的風(fēng)扇將空氣吸入并壓縮,壓縮過的空氣與燃料混合燃燒膨脹,高速從尾噴口噴出,從而推動飛機(jī)前進(jìn)。于是,威特爾又將他的設(shè)計方案交給英國空軍部引擎顧問審查,希望得到他們的支持,可結(jié)果還是令他十分失望。但是,威特爾所駐皇家空軍基地的教官約翰遜卻對威特爾的設(shè)想很感興趣。
1930年1月16日,約翰遜叫威特爾把這一設(shè)計方案拿到英國專利局進(jìn)行了登記。以后的幾年間,他又和威特爾一起四處游說,卻沒有任何人對此感興趣。于是,噴氣式發(fā)動機(jī)制造設(shè)想被束之高閣。
渦輪發(fā)動機(jī)(網(wǎng)絡(luò)圖)
1939年9月1日,德國侵略波蘭后,歐洲戰(zhàn)爭全面爆發(fā)了。如果說,英國政府一開始就支持威特爾的發(fā)明的話,那么,這時很可能就占有了空中優(yōu)勢,但歷史沒法假設(shè)。幸運的是,正當(dāng)威特爾的研究工作已經(jīng)山窮水盡的時候,空軍部和他簽署了一份合同,要求他盡快制造出能供作戰(zhàn)飛機(jī)使用的輕型引擎(引擎是發(fā)動機(jī)的核心部分,也用來代稱發(fā)動機(jī))。
到了1940年7月份的時候,威特爾研制的引擎已經(jīng)能夠正常運行,經(jīng)過試驗,它的推力足以推動一架小飛機(jī)飛行了。
1941年5月15日的黃昏,試飛員爬進(jìn)噴氣式飛機(jī)狹窄的座艙后,這架銀光閃閃的小飛機(jī)瞬間就鉆進(jìn)了云端。隨后,另一架噴氣式飛機(jī)直接飛往哈特菲爾機(jī)場,請丘吉爾首相檢閱。
兩位發(fā)明家的奇緣
無獨有偶,一個23歲的德國人奧海因與威特爾走的科研路線極度相仿。早在1934年,奧海因在德國哥廷根大學(xué)讀物理研究生時,便自己設(shè)計出了一種引擎草圖,并于1939年初將引擎制造出來。這年7月,他興高采烈地向希特勒介紹這種噴氣式引擎,但希特勒并不欣賞。奧海因暗想:看來只有先制造出一架能飛行的噴氣式飛機(jī),用事實說話了。于是,他開始秘密制造噴氣式飛機(jī)。
經(jīng)過千辛萬苦,1939年8月27日奧海因使用自己的發(fā)動機(jī)制成出了一架He-178噴氣式飛機(jī)。
He-178(網(wǎng)絡(luò)圖)
1942年7月18日,是這架噴氣式飛機(jī)首次飛行并取得成功的日子,到1943年底已經(jīng)可以大規(guī)模生產(chǎn)了。終于,這種飛機(jī)引起了希特勒的興趣,但他要求改為轟炸機(jī),希特勒這個愚蠢的命令浪費了寶貴的10個月時間,這10個月卻使盟軍控制了諾曼底的上空,為1944年6月開辟第二戰(zhàn)場的諾曼底登陸打下了基礎(chǔ)。后來,德國空軍終于采用了Me262飛機(jī),盡管它的速度比盟軍戰(zhàn)斗機(jī)快得多,而且能爬升得更高,然而,為時已晚,德國已到了瀕于崩潰的地步,戰(zhàn)爭過了不到兩個月便宣告結(jié)束了。
由于英國和德國的官僚們都反對這種“沒有螺旋槳的飛機(jī)”的設(shè)想。因此,噴氣式飛機(jī)沒能在二戰(zhàn)戰(zhàn)場顯示其威力,一直到了朝鮮戰(zhàn)爭,噴氣式飛機(jī)才真正用上了派場,彰顯了它的威力。
1948年,英國政府公開承認(rèn)了威特爾的貢獻(xiàn),獎賞他10萬英鎊獎金,英王喬治六世還封他為爵士。此后,世界上許多國家、城市、大學(xué)和專業(yè)團(tuán)體都紛紛把獎?wù)隆ⅹ劷鸷蜆s譽學(xué)位頒贈給他,威特爾終于欣慰地笑了。以后他移居美國,在安納波里的海軍學(xué)校任教。
第二次世界大戰(zhàn)以后,奧海因也移居美國,他先在俄亥俄州的賴特一帕特森空軍基地?fù)?dān)任噴氣式飛機(jī)設(shè)計工作,后來又到大學(xué)任教授。
維特爾(左)于奧海因(右)會面,各持自己設(shè)計的發(fā)動機(jī)圖紙(網(wǎng)絡(luò)圖)
1965年,兩位居住在異國的噴氣式飛機(jī)的發(fā)明者——威特爾和奧海因終于在美國紐約見面了,這是他們第一次見面,從此他們便成了一對好朋友。
1991年10月,美國政府為威特爾和奧海頒發(fā)了美國工程師最高獎——亨利·德雷伯獎。
噴氣式飛機(jī)的誕生,為人們追求更快、更高的飛行目標(biāo)提供了動力,把人類航空事業(yè) 帶進(jìn)入了噴氣機(jī)時代,如今,世界上絕大部分作戰(zhàn)飛機(jī)和干線民用客機(jī)都已實現(xiàn)了噴氣化。