Kezdőlap / Portfolio / Feltalálók, Akik Megváltoztatták a Világot – 3. rész

Feltalálók, Akik Megváltoztatták a Világot – 3. rész

Feltalálók, Akik Megváltoztatták a Világot – 3. rész

A BBC 2004-es „Inventions that changed the world” című ötrészes sorozatának egyik része inspirálta a sugárhajtómű történetéről szóló cikket. Ez a találmány is hasonlóan hányatott sorsú volt, mint a számítógép, aminek csak darabjai épültek meg a maga idejében. Vagy Whitworth karabélya, amellyel hiába lehetett kétszer távolabbra lőni, mint az éppen rendszeresített Enfielddel. Pont ugyanaz történt a sugárhatóművel is: kezdetben a kutyát sem érdekelte.

Modern gőzturbinák 1884-től léteztek, és Sir Charles Parsons, a feltalálója olyan szerencsés volt, hogy még láthatta az első turbina teljesítményének 10000-szeresére növekedését és széles körű elterjedését a villamos energia termelésétől kezdve a hadihajók meghajtásának forradalmasításáig.

Gázturbinák 1903-tól léteztek, de a sugárhajtómű ötlete, azaz hogy a gázturbinát elhagyó nagy nyomású, nagy sebességű gázsugárral repülőgépet mozgassanak csak 1929-ben a Brit Királyi Légierő 22 éves pilótájának, Frank Whittle-nek a fejéből pattant ki.
Whittle a céljai eléréséért az élettel való küzdelmet korán megtanulta [1]. A középiskola után 16 évesen gyakornoknak jelentkezett a Légierőhöz, de gyenge fizikuma miatt elutasították, akkor mindössze 153 cm magas volt. Hat hónap kemény fizikai edzés hozzáadott még 8 centit, de ez is kevés volt a második felvételin.

De Whittle nem adta fel.

Frank Whittle
Frank Whittle

Harmadszorra, amikor eldöntötte, úgy jelentkezik, mintha a korábbi két alkalom nem is történt volna meg, felvették.

Itt igazán kitűnt kiváló képességeivel, merészségével, igazi fenegyereknek bizonyult, ráadásul az elméleti munkásságának kimagasló színvonala, az 1926-ban „Future Development of Aircraft Design” (magyarra úgy fordítanám, hogy A repülőgép tervezés jövője) címmel írt munkájának forradalmian új gondolatai jelezték, nem akárkiről van szó.

Gyakornoki tanulmányait befejezve 1929-ben oktató pilótának tanult tovább és ekkor állt elő a sugárhajtómű gondolatával, amely a feletteseihez, majd a Repülésügyi Minisztériumhoz került, ahol egy bizonyos Dr. Griffith, mint a minisztérium által kirendelt szakértő jól vissza is utasította azzal, hogy a számítása hibás és a sugárhajtómű a gyakorlatban nem megvalósítható, többek között a hőálló anyagok hiánya miatt. Griffith persze a saját verzióján dolgozott, de ő a gázturbinát szigorúan propeller hajtására szánta.

Griffith ezen érvelése részben helytálló volt, mert a hőálló acélok valóban elég kezdetleges színvonalon álltak és valóban volt hiba Whittle számításában, amelynek negatív hatását egy Whittle által megtalált másik hiba kiegyenlítette. Whittle nem törődött a visszautasítással és 1930-ban benyújtotta a sugárhajtóműre vonatkozó első szabadalmát. A légierő vezetősége úgy gondolta, hogy Whittle szabadalmait nem kell titkosítani (hiba volt), ezek a szabadalmak 1932-ben nyilvánosak lettek.

Hogy, hogy nem Németország londoni kereskedelmi kirendeltsége megvette a szabadalmakat, azon nyomban eljuttatta a német repülésügyi minisztériumba és az összes, repülőgépmotorokkal foglalkozó német gyárba. Később a szabadalmi védelem lejárt, mert Whittle anyagi helyzetéből fakadóan nem tudta megújítani a védettséget, az 5 Ł díjat nem tudta befizetni, a Légierő meg nem támogatta. Így esett, hogy a légi közlekedést később forradalmasító találmány nyilvános és mindenki által használható lett.

De Whittle nem adta fel.

Kiváló eredményeinek köszönhetően a Cambridge-i Egyetemre került (ahogy Charles Babbage a számítógép atyja, vagy Alan Turing az Enigma kód megfejtője), ahol gépészmérnöki tudományokkal foglalkozott. 1935-ben még a kadétiskolában megismert korábbi társával és egy harmadik barátjával, no meg egy befektetési bank pénzével a hivatalos közöny ellenére megalapították a Power Jets Ltd.-t Whittle sugárhajtóművének megépítésére és az azzal kapcsolatos további fejlesztések megvalósítására.

Eközben a hároméves Cambridge-i kurzust két év alatt teljesítette és engedélyt kapott arra, hogy a harmadik évben is Cambridge-ben maradhasson, itt felügyelhesse az első WU nevű gépéhez készülő alkatrészek gyártását.

A WU nevű kísérleti gázturbina első formája
A WU nevű kísérleti gázturbina első formája
A WU-t 1937. április 12-én indította be először. A WU az első indítások során meglehetősen egyenetlenül működött, így 1938 elején a Power Jets egy (a többi ember számára) biztonságosabb helyre, Lutterworth-be egy régi öntödébe költözött, ahol 1938 folyamán egy meghibásodást követően a gépet átépítették és az akkori egy nagy égésteret 10 kisebbre cserélték. A 16000 1/min fordulatszámot elérő hajtóművet 1939. június 30-án mutatták be a Légügyi Minisztérium szakértőinek.

Így látta a tudományos kutatási igazgató is, aki a korábbi szkepticizmusát félredobva megtért és a Power Jets kutatásaihoz teljes támogatást ígért. De szép is lett volna.

Akkoriban két fő elrendezés létezett a gázturbinára vonatkozóan: axiális és radiális, pont mint a ventilátoroknál.

A WU nevű kísérleti gázturbina a második átépítés után
A WU nevű kísérleti gázturbina a második átépítés után

Mindkettőnek voltak előnyei és hátrányai. Az axiális elrendezés kisebb forgórész átmérővel nagyobb teljesítményt, jobb hatásfokot ígért, nyilvánvaló volt, hogy hosszabb távon ezé a jövő, de a szükséges nyomás eléréséhez legalább nyolc kompresszor fokozatra volt szükség, érzékenyebb volt a belépő nyomásviszonyokra és a hirtelen terhelésváltásra, amely egy repülőgépnél elég gyakran előfordult.

Radiális elrendezés
Radiális elrendezés
Axiális elrendezés
Axiális elrendezés

A radiális elrendezés – ilyen volt Whittle 1937-es konstrukciója – egyszerűbb volt, kevésbé volt érzékeny a terhelés változására, de a nagyobb járókerék átmérők miatt a lapátélek kerületi sebessége is nagyobb volt. Whittle a tervezés során – minimalizálva az új dolgokban rejlő kockázatot és maximalizálva a várható megbízhatóságot – abból indult ki, hogy radiális turbina- és kompresszor járókereket a brit ipar is nagy biztonsággal elő tudott állítani, mert akkoriban már léteztek turbófeltöltők a dugattyús repülőmotorok teljesítményének növelésére.

A zseniális ötlete szerintem az volt, hogy épít egy nagy turbófeltöltőt (a kompresszorkerék külső átmérője kb. 400 mm volt), amely maga állítja elő a nagy nyomású és sebességű gázt, amely aztán hajtja a kompresszorkerékkel azonos tengelyen lévő turbinakereket és a turbinát elhagyó gázcsóva pedig hajtja a repülőt. Nyilván ezer és még egy probléma volt a fejlesztése során, de az elv alapvetően egyszerű és ez benne a csodálatra méltó is egyben.

A W2/500-as sugárhatómű metszete 1942-ből, kattintásra nagyítható Forrás: lutterworthmuseum.com
A W2/500-as sugárhatómű metszete 1942-ből, kattintásra nagyítható
Forrás: lutterworthmuseum.com

A Légügyi Minisztérium, látva a sugárhajtómű egyszerűségét és nagyszerűségét, illetve hogy a Power Jets kutatásait a kormány finanszírozta, úgy gondolta, hogy a terveket ideje átpasszolni a „nagyfiúknak”, például a Rover autógyárnak, aki létre is hozta a saját, független fejlesztőközpontját és nem kommunikált Whittle-lel.

De Whittle nem adta fel.

Miközben az Angliai Csata zajlott 1940. júliusa és októbere között, Whittle megépítette és tesztelte a következő verziót, a W1-et, a Power Jetsnél dolgozók száma folyamatosan nőtt és Lutterworth lakosai éjszaka már arra riadtak fel, ha hirtelen csend lett és éppen nem járatták a hajtóművet.

A fontosabb események, köztük német és magyar vonatkozásúak időrendi sorrendben:

1939. április: Whittle felvette a kapcsolatot a Gloster Aircrafttal, hogy építsenek egy prototípust, amelyet a W1X, a WU következő, repülésre alkalmas változata fog hajtani, nevében az X a kísérleti jellegre utalt.

1939. augusztus 27: A Heinkel HE178 első repülése Dr. Hans von Ohain gázturbinájával, amelyben volt egy axiális és egy radiális kompresszor kerék, illetve egy radiális turbina kerék. Tény, hogy az első sugárhajtóművel végrehajtott repülés a németeké. Von Ohain a saját sugárhatóművét 1935-ben szabadalmaztatta.

Heinkel HE 178, az első sugárhajtóművel a levegőbe emelkedő repülőgép
Heinkel HE 178, az első sugárhajtóművel a levegőbe emelkedő repülőgép

1939. július -1940 január: Jendrassik György Cs-1 jelű légcsavaros, axiális elrendezésű gázturbinájának tervezési munkálatai zajlanak a Ganz gyárban. A Cs-1 1941-ben indult el, 302 Le teljesítményt tudott, a folyamatos nehézségek ellenére fejlesztették, de 1943-ban a háború miatt a kísérletek abbamaradtak [2]. Az első légcsavaros gázturbinával szerelt repülőt két Rolls-Royce Trent hajtotta és először 1945 szeptemberében szállt fel [3].

1941. április: A repülő meghajtására szolgáló sugárhajtómű kísérleti változata, a W1X elkészült, beszerelték a prototípus repülőbe, a gép el tudott emelkedni a földtől.

1941. május 15.: A Gloster Whittle E28/39 első repülése a W1 sugárhajtóművel [4].

Gloster-Whittle, az első brit sugárhajtású repülőgép
Gloster-Whittle, az első brit sugárhajtású repülőgép

1941. október: A W1X-et elszállították az USA-ba, ahol a General Electric elkezdte a saját turbina fejlesztését. Whittle személyesen is segítette a munkát 1942. júniusa és augusztusa között, majd 1942. októberében az első amerikai sugárhajtású repülőgép, a Bell Aircomet a levegőbe emelkedett.

1942. augusztus: Whittle elkészítette a W2/500-ast, amely alkalmasabb volt a Gloster Meteor, az első brit szériában gyártott sugárhajtású repülőgép hajtására a Rover által házon belül fejlesztett W2B-nél.

1942 végén A Rolls-Royce átvette a Rovertől a W2B szállítására vonatkozó szerződést és egy 100-as első szériát le is gyártott a W2B-ből, amit Welland névvel illetett. 1943-ban a Rolls-Royce forrásaival a háttérben és a párhuzamos fejlesztések megszűnésével a projekt felgyorsult. A Rolls-Royce elhatározta, hogy a Rover saját fejlesztésének, illetve a Whittle által fejlesztett következő generáció, a W2/500 legjobb megoldásainak felhasználásával elkészíti a Derwent névre hallgató gázturbinát, amely később a Gloster Meteorok hajtóműve lett.

1943. októberében A Whittle és társai, valamint befektetők által 1935-ben létrehozott Power Jets Ltd.-t államosították és kutató – fejlesztő központtá alakították, amelynek eredményeit a magánkézben lévő ipari cégek használták fel. Whittle a teljes sugárhajtómű ipart szerette volna államosíttatni, de – érthető okokból, amikor a Rolls-Royce már teljes erőből dolgozott a sugárhajtóműve következő változatain – ez az elképzelése az ipar ellenállásán elvérzett.

1944. márciusában Whittle 6 hónapra kórházba került, az évek óta folyamatos ellenszélben való küzdelem megrendítette egészségét, idegösszeomlást kapott. Amikor visszatért a már állami irányítás alatt lévő, hatalmasra duzzadt vállalatához érezte, hogy azok az idők, amelyeket az alig pár emberből álló Power Jets csapat a Lutterworth-i öntödében az első WU hajtómű megépítésével együtt töltött, már a múlté és semmi sem lesz többé a régi.

Noha a Power Jetsnél nagyon fontos fejlesztések folytak, mint például az első utánégető beépítése a sugárhajtóműbe, a Rolls-Royce kéményen ellenezte még azt is, hogy a Power Jets prototípus hajtóműveket építsen. A Rolls-Royce látta, hogy ez a jövő nagy biznisze lesz. Tudta, hogy a háború után nem lesz szükség annyi harci repülőre és motorra, úgy kellett neki a sugárhajtómű, mint egy falat sör, hogy a polgári termelési időszakban legyen mit gyártania.

Whittle 1946-ban visszavonult a Power Jetstől, majd egészségi állapota miatt 1948-ban a Légierőtől is. Röviddel ezután úttörő munkásságát anyagilag is elismerték és lovagi rangot kapott. Szerencsés volt, mert láthatta a szuperszonikus katonai gépeket és a Concorde-ot is, mint a sugárhajtású polgári repülés csúcsát. 1976-ban az Egyesült Államokba költözött és ott is halt meg 1996-ban, 89 évesen.

A Whittle-lel 1939 és 1945 között együtt dolgozó munkatársak, a Power Jets kulcsfigurái még 60 évig minden évben összegyűltek, tartották a kapcsolatot Whittle-lel és egymással. Az utolsó találkozó 2001-ben volt.

Dr. Dúl Róbert

Hivatkozások:
[1] A cikk a http://www.frankwhittle.co.uk oldalon olvasható szöveg magyar fordítását és képeket tartalmaz.

[2] Jendrassik Cs-1: http://hu.wikipedia.org/wiki/Jendrassik_Cs%E2%80%931

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Gloster_Meteor

[4] A Gloster Whittle E28/39 első repülése: http://www.youtube.com/watch?v=H2YtL123Sik

Top