He-178宣告噴氣時代來臨

史達凌

活塞式發(fā)動機謝幕

世界上出現(xiàn)的第一種航空發(fā)動機是活塞式發(fā)動機，其工作原理是活塞承受燃氣壓力在氣缸內(nèi)作往復運動，并通過連桿將這種運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。

1903年，萊特兄弟把一臺4缸、水平直列式水冷發(fā)動機改裝之后，成功地用到他們的“飛行者一號”飛機上進行飛行試驗。最終實現(xiàn)了人類歷史上第一次有動力、載人、持續(xù)、穩(wěn)定、可操作的重于空氣的飛行器成功飛行。這臺發(fā)動機重75公斤，動力性比當時的蒸汽機高出2-3倍。

之后由于戰(zhàn)爭的需求，航空業(yè)蓬勃發(fā)展。在兩次世界大戰(zhàn)之間，活塞式發(fā)動機在技術(shù)方面也在不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，提高了性能和效率。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，活塞式發(fā)動機已經(jīng)發(fā)展得相當成熟，以它為動力的螺旋槳飛機的飛行速度從16千米/小時提高到600米/小時，飛行高度達到15000英尺（4572米）。可以說，活塞式發(fā)動機已經(jīng)達到其發(fā)展的頂峰。

眾所周知，要提高飛行速度，除了改變飛機的氣動外形，減少飛機在空氣中飛行時所受到的阻力外，最重要的方法是提高飛機發(fā)動機的效率，使飛機在飛行中獲得更大的推力。

活塞式發(fā)動機在飛機發(fā)展的早期起了重大作用，至今我們還可以見到塞斯納（Cessna）教練機等小型飛機仍然在使用螺旋槳發(fā)動機。但是由于其工作原理和結(jié)構(gòu)的限制，活塞式發(fā)動機無法做高空和超聲速飛行。這時就需要一種新的技術(shù)創(chuàng)新來實現(xiàn)突破了。

打破空中“信息孤島”

世界上最早提出噴氣推進理論的是法國的馬克尼上尉和羅馬尼亞的亨利·康達。其中，亨利·康達還在1910年前后試制過最早的噴氣式飛機，并制造出一架原型機，但未能成功。

到了十九世紀20年代末，當時還是英國空軍教官的弗蘭克·惠特爾爵士提出了噴氣發(fā)動機的設(shè)想，并于1930年申請了專利。

在當時弗蘭克·惠特爾的設(shè)想在普通大眾聽起來就像把人送上月球一樣難以令人置信，那些飛機制造商們對此不感興趣。直到1935年事情才出現(xiàn)轉(zhuǎn)機——惠特爾得到一些空軍人士的支持和銀行家的資助，得以成立“動力噴氣有限公司”。1935年6月，弗蘭克·惠特爾開始設(shè)計制造真正的噴氣發(fā)動機。當時，他和研發(fā)人員從零開始，一個部件一個部件地進行研制，終于成功研制出了“U型”噴氣發(fā)動機。

幾乎與弗蘭克·惠特爾同時，一個德國的飛機設(shè)計師也在研制渦輪噴氣發(fā)動機。他叫恩斯特·海因里希·亨克爾，大學畢業(yè)后開始從事飛機設(shè)計，曾先后在“信天翁”飛機公司和漢莎·勃蘭登堡公司擔任總設(shè)計師。

1922年12月1日，亨克爾創(chuàng)建了以自己名字命名的“恩斯特·亨克爾航空有限公司”。從1936年起，亨克爾開始與當時正在研究飛機燃氣渦輪發(fā)動機的帕布斯特·馮·奧海恩合作。

奧海恩是位燃氣渦輪專家，他從1934年起就開始研制渦輪發(fā)動機，并取得了一定的進展，這次跟亨克爾的合作令他十分興奮。于是，兩個青年才俊一拍即合，一個設(shè)計飛機，一個設(shè)計燃氣渦輪發(fā)動機，使得研究工作進展很多順利。經(jīng)過不斷的試驗與失敗，終于第一臺渦輪噴氣發(fā)動機于1937年9月首次運轉(zhuǎn)成功。

噴氣發(fā)動機時代來臨

1939年8月27日，是一個炎熱的夏日。

這一天，德國著名飛行員弗呂格卡皮坦·埃里希·瓦西茨和往常一樣來到了停機坪上，場中停著一架亨克爾公司新制造的飛機。與往常飛機不同的是，這架名為He-178的飛機裝有一臺HeS3B渦輪噴氣發(fā)動。當時，這臺具有歷史意義的發(fā)動機重約360公斤，推力380公斤，推重比1.12。

瓦西茨登上飛機，發(fā)動了飛機油門，伴隨著發(fā)動機的巨大轟鳴聲，世界上第一架噴氣式飛機沖上了藍天，同時向世界宣告了噴氣時代的來臨。

這架試飛的He-178為上單翼布局，機翼主要采用木材制造，機身為全金屬半硬殼式結(jié)構(gòu)，尾輪可收起，機頭吸氣，通過機身長長的氣道從尾部噴氣，飛行速度達到每小時700千米。

首次飛行持續(xù)了5分鐘，瓦西茨是這樣描述飛行感受的：“飛機沒有振動并且沒有螺旋槳飛機的扭矩效應(yīng)。飛行平穩(wěn)……感覺棒極了！”

盡管噴氣式飛機有著巨大潛力，但是當時的德國軍方并未給與其充分的重視。直到1943年6月，梅塞施密特Me-262飛燕噴氣式戰(zhàn)斗機在德國正式投產(chǎn)，成為人類航空史上第一種投入實戰(zhàn)的噴氣戰(zhàn)斗機。不過由于出現(xiàn)太晚，加上空軍的錯誤規(guī)劃，德國噴氣式戰(zhàn)斗機在第二次世界大戰(zhàn)中并未發(fā)揮應(yīng)有的影響。當然換一個角度來看，這也許是世界歷史的一個幸運。

最終He-178原型機進行了12次試驗飛行后，被送往柏林航空博物館展示，1943年盟軍對柏林進行了空襲，He-178原型機被徹底摧毀。

盡管如此，He-178的出現(xiàn)還是為世界航空業(yè)積累了寶貴的噴氣式飛機設(shè)計經(jīng)驗。二戰(zhàn)以后，噴氣發(fā)動機技術(shù)越來越成熟，噴氣式飛機迅速取代了活塞式飛機的地位。