Frank Whittle
Whittle arbeitete nach seiner Dissertation weiter an dem Motorstrahlprinzip, gab es aber schließlich auf, als weitere Berechnungen ergaben, dass es so viel wiegen würde wie ein herkömmliches Triebwerk mit demselben Schub. Er grübelte über das Problem nach und dachte: „Warum nicht den Kolbenmotor durch eine Turbine ersetzen?“ Anstelle eines Kolbentriebwerks, das die Druckluft für den Brenner bereitstellt, könnte eine Turbine verwendet werden, um einen Teil der Energie aus dem Abgas zu gewinnen und einen ähnlichen Kompressor anzutreiben, wie er für Turbolader verwendet wird. Der verbleibende Abgasschub würde das Flugzeug antreiben.
Am 27. August 1928 trat Pilot Officer Whittle in die No. 111 Squadron, Hornchurch, ein und flog Siskin IIIs. Sein anhaltender Ruf als Tiefflieger und Kunstflieger provozierte eine öffentliche Beschwerde, die fast zu einem Kriegsgerichtsverfahren gegen ihn führte. Innerhalb eines Jahres wurde er an die Central Flying School in Wittering versetzt, wo er eine Ausbildung zum Fluglehrer absolvierte. Er wurde zu einem beliebten und begabten Ausbilder und wurde als einer der Teilnehmer an einem Wettbewerb ausgewählt, um ein Team auszuwählen, das die „verrückte Flugroutine“ bei der Royal Air Force Air Display 1930 in RAF Hendon vorführen sollte. Er zerstörte zwei Flugzeuge bei Unfällen während der Proben, blieb aber beide Male unverletzt. Nach dem zweiten Vorfall sagte ein wütender Flight Lieutenant Harold W. Raeburn wütend: „Warum nehmen Sie nicht alle meine verdammten Flugzeuge, machen einen Haufen davon in der Mitte des Flugplatzes und setzen sie in Brand – das geht schneller!“
Whittle zeigte sein Triebwerkskonzept auf dem Stützpunkt, wo es die Aufmerksamkeit von Flying Officer Pat Johnson, einem ehemaligen Patentprüfer, auf sich zog. Johnson wiederum brachte das Konzept zum kommandierenden Offizier des Stützpunkts. Dies setzte eine Kette von Ereignissen in Gang, die beinahe dazu geführt hätten, dass die Triebwerke viel früher als tatsächlich geschehen produziert wurden.
Bereits im Juli 1926 hatte A. A. Griffith eine Abhandlung über Kompressoren und Turbinen veröffentlicht, die er am Royal Aircraft Establishment (RAE) studiert hatte. Er zeigte auf, dass solche Konstruktionen bis zu diesem Zeitpunkt im Flug „abgewürgt“ worden waren und dass die Effizienz der Kompressorschaufeln drastisch verbessert werden konnte, indem man ihnen einen flügelförmigen Querschnitt gab. In dem Papier wurde beschrieben, wie der höhere Wirkungsgrad dieser Art von Kompressoren und Turbinen die Herstellung eines Düsentriebwerks ermöglichen würde, obwohl er diese Idee für unpraktisch hielt und stattdessen vorschlug, die Energie als Turboprop zu nutzen. Zu dieser Zeit verwendeten die meisten Kompressoren einen Zentrifugalkompressor, so dass das Interesse an dem Papier begrenzt war.
Auf Anregung seines befehlshabenden Offiziers schickte Whittle Ende 1929 sein Konzept an das Luftfahrtministerium, um herauszufinden, ob es für das Ministerium von Interesse sein könnte. Da sie nur wenig über das Thema wussten, wandten sie sich an die einzige andere Person, die über dieses Thema geschrieben hatte, und gaben das Papier an Griffith weiter. Griffith scheint davon überzeugt gewesen zu sein, dass Whittles „einfacher“ Entwurf niemals die für einen praktischen Motor erforderlichen Wirkungsgrade erreichen konnte. Nachdem er auf einen Fehler in einer von Whittles Berechnungen hingewiesen hatte, bemerkte er, dass die Zentrifugalkonstruktion für den Einsatz in Flugzeugen zu groß wäre und dass die direkte Nutzung des Strahls zur Stromerzeugung ziemlich ineffizient wäre. Die RAF gab seine Bemerkung an Whittle zurück und bezeichnete den Entwurf als „undurchführbar“.
Pat Johnson blieb von der Gültigkeit der Idee überzeugt und ließ sie im Januar 1930 von Whittle patentieren. Da die RAF kein Interesse an dem Konzept hatte, erklärte sie es nicht für geheim, so dass Whittle die Rechte an der Idee behalten konnte, die sonst ihr Eigentum gewesen wären. Johnson arrangierte ein Treffen mit British Thomson-Houston (BTH), dessen leitender Turbineningenieur mit der Grundidee einverstanden zu sein schien. Allerdings wollte BTH die 60.000 Pfund, die die Entwicklung kosten würde, nicht ausgeben, und so kam es nicht zu diesem potenziellen frühen Erfolg.
Im Januar 1930 wurde Whittle zum Flying Officer befördert. Am 24. Mai 1930 heiratete Whittle in Coventry seine Verlobte Dorothy Mary Lee, mit der er später zwei Söhne, David und Ian, hatte. 1931 wurde er als Rüstungsoffizier und Testpilot für Wasserflugzeuge zum Marine Aircraft Experimental Establishment in Felixstowe versetzt, wo er weiterhin für seine Idee warb. Diese Versetzung kam überraschend, da er zuvor noch nie ein Wasserflugzeug geflogen hatte, aber er steigerte dennoch seinen Ruf als Pilot, indem er etwa 20 verschiedene Typen von Wasserflugzeugen, Flugbooten und Amphibienflugzeugen flog. Von jedem Offizier mit festem Auftrag wurde erwartet, dass er einen Spezialkurs absolvierte, und so besuchte Whittle 1932 den Officers‘ Engineering Course in der RAF Henlow, Bedfordshire. Er erreichte bei seinen Prüfungen in allen Fächern insgesamt 98 % und schloss den Kurs in 18 Monaten statt der üblichen zwei Jahre ab.
Seine Leistungen in dem Kurs waren so außergewöhnlich, dass er 1934 die Erlaubnis erhielt, als Mitglied von Peterhouse, dem ältesten College der Universität Cambridge, ein zweijähriges Ingenieurstudium zu absolvieren, das er 1936 mit einer Eins im Tripos der mechanischen Wissenschaften abschloss. Im Februar 1934 wurde er zum Fliegerleutnant befördert.
Power Jets LtdEdit
Noch immer in Cambridge, konnte Whittle die Verlängerungsgebühr von 5 Pfund für sein Düsentriebwerkspatent nicht aufbringen, als sie im Januar 1935 fällig wurde, und weil das Luftfahrtministerium sich weigerte, sie zu zahlen, ließ man das Patent verfallen. Kurz darauf, im Mai, erhielt er Post von Rolf Dudley-Williams, der mit ihm in den 1920er Jahren in Cranwell und 1930 in Felixstowe gearbeitet hatte. Williams arrangierte ein Treffen mit Whittle selbst und einem anderen, inzwischen pensionierten RAF-Soldaten, James Collingwood Tinling. Die beiden schlugen eine Partnerschaft vor, die es ihnen erlaubte, in Whittles Namen öffentliche Gelder zu beschaffen, um die Entwicklung voranzutreiben.
Die Vereinbarung trug bald Früchte, und 1935 wurde Whittle durch Tinlings Vater mit Mogens L. Bramson, einem bekannten unabhängigen beratenden Luftfahrtingenieur, bekannt gemacht. Bramson war zunächst skeptisch, wurde aber nach dem Studium von Whittles Ideen zu einem begeisterten Befürworter. Bramson stellte Whittle und seine beiden Mitarbeiter der Investmentbank O.T. Falk & Partners vor, wo Gespräche mit Lancelot Law Whyte und gelegentlich auch mit Sir Maurice Bonham-Carter stattfanden. Die Firma war an der Entwicklung spekulativer Projekte interessiert, die herkömmliche Banken nicht anfassen würden. Whyte war von dem 28-jährigen Whittle und seinem Entwurf beeindruckt, als sie sich am 11. September 1935 trafen:
Der Eindruck, den er hinterließ, war überwältigend, ich war noch nie so schnell überzeugt, oder so glücklich, die eigenen höchsten Ansprüche erfüllt zu sehen… Das war Genie, nicht Talent. Whittle drückte seine Idee mit großartiger Prägnanz aus: „Hubkolbenmotoren sind erschöpft. Sie haben Hunderte von Teilen, die hin und her ruckeln, und sie können nicht leistungsfähiger gemacht werden, ohne zu kompliziert zu werden. Der Motor der Zukunft muss 2.000 PS mit einem einzigen beweglichen Teil erzeugen: einer sich drehenden Turbine und einem Kompressor.‘
– Lancelot Law Whyte
Die Partner von O.T. Falk & legten jedoch fest, dass sie nur dann in Whittles Motor investieren würden, wenn sie von unabhängiger Seite bestätigt bekämen, dass er machbar sei. Sie finanzierten ein unabhängiges technisches Gutachten von Bramson (der historische „Bramson-Bericht“), das im November 1935 veröffentlicht wurde. Der Bericht fiel positiv aus, und Falk stimmte zu, Whittle zu finanzieren. Damit war das Düsentriebwerk endlich auf dem Weg zur Realität.
Am 27. Januar 1936 unterzeichneten die Auftraggeber das „Vier-Parteien-Abkommen“ zur Gründung der „Power Jets Ltd“, die im März 1936 eingetragen wurde. Die Parteien waren O.T. Falk & Partners, das Luftfahrtministerium, Whittle und, zusammen, Williams und Tinling. Falk war im Vorstand von Power Jets durch Whyte als Vorsitzenden und Bonham-Carter als Direktor (mit Bramson als Stellvertreter) vertreten. Whittle, Williams und Tinling behielten einen Anteil von 49 % an dem Unternehmen im Gegenzug dafür, dass Falk und Partner 2.000 Pfund mit der Option auf weitere 18.000 Pfund innerhalb von 18 Monaten einbrachten. Da Whittle noch immer hauptamtlicher RAF-Offizier war und derzeit in Cambridge studierte, erhielt er den Titel „Honorary Chief Engineer and Technical Consultant“. Da er eine Sondergenehmigung benötigte, um außerhalb der RAF zu arbeiten, wurde er auf die Liste für Sonderaufgaben gesetzt und durfte an dem Entwurf arbeiten, solange er nicht mehr als sechs Stunden pro Woche arbeitete. Dennoch durfte er ein Jahr lang in Cambridge weiterarbeiten, was ihm Zeit für die Arbeit am Turbotriebwerk verschaffte.
Das Luftfahrtministerium sah immer noch wenig unmittelbaren Nutzen in den Bemühungen (es betrachtete sie als Langstreckenforschung), und da es keine eigenen Produktionsanlagen besaß, schloss Power Jets eine Vereinbarung mit dem Dampfturbinenspezialisten British Thomson-Houston (BTH) über den Bau einer experimentellen Triebwerksanlage in einem BTH-Werk in Rugby, Warwickshire. Die Arbeiten gingen zügig voran, und Ende 1936 war die Detailkonstruktion des Prototyps abgeschlossen, und die Teile dafür waren auf dem besten Weg, fertiggestellt zu werden, und das alles im Rahmen des ursprünglichen Budgets von 2.000 £. Bis 1936 hatte jedoch auch Deutschland mit der Arbeit an Strahltriebwerken begonnen (Herbert A. Wagner bei Junkers und Hans von Ohain bei Heinkel), und obwohl auch sie Schwierigkeiten hatten, den Konservatismus zu überwinden, war das deutsche Reichsluftfahrtministerium förderlicher als sein britisches Pendant.
Finanzielle SchwierigkeitenEdit
Bereits im Januar, als das Unternehmen gegründet wurde, hatte Henry Tizard, der Rektor des Imperial College London und Vorsitzender des Aeronautical Research Committee (ARC), den Direktor für wissenschaftliche Forschung des Luftfahrtministeriums um einen Bericht über den Entwurf gebeten. Der Bericht wurde wiederum an Griffith zur Stellungnahme weitergeleitet, kam aber erst im März 1937 zurück, als Whittles Entwurf bereits weit fortgeschritten war. Griffith hatte bereits mit dem Bau seines eigenen Turbinentriebwerks begonnen, und vielleicht um seine eigenen Bemühungen nicht zu gefährden, gab er eine etwas positivere Bewertung ab. Er blieb jedoch äußerst kritisch gegenüber einigen Merkmalen, insbesondere gegenüber der Verwendung von Strahlschub. Der Triebwerksunterausschuss des ARC prüfte Griffiths Bericht und beschloss, stattdessen seine Bemühungen zu finanzieren.
Angesichts dieser erstaunlichen Gleichgültigkeit der Behörden teilten Falk und Partner mit, dass sie nicht mehr als 5.000 Pfund zur Verfügung stellen könnten. Dennoch machte das Team weiter, und der Power Jets WU (Whittle Unit) Motor lief am 12. April 1937 erfolgreich. Tizard bescheinigte ihm, dass er jedem anderen fortschrittlichen Motor, den er gesehen hatte, weit voraus war, und es gelang ihm, das Luftfahrtministerium so weit zu interessieren, dass es die Entwicklung mit einem Vertrag über 5.000 Pfund finanzierte, um eine flugfähige Version zu entwickeln. Es dauerte jedoch ein Jahr, bis die Mittel zur Verfügung gestellt wurden, was die Entwicklung stark verzögerte.
Im Juli, als Whittles Aufenthalt in Cambridge beendet war, wurde er entlassen, um Vollzeit an dem Motor zu arbeiten. Am 8. Juli gewährte Falk dem Unternehmen ein Notdarlehen von 250 Pfund, und am 15. Juli vereinbarten sie, 4.000 bis 14.000 Pfund an zusätzlichen Mitteln aufzubringen. Das Geld kam nie an, und da Falk in Verzug geriet, wurden seine Anteile am 1. November an Williams, Tinling und Whittle zurückgegeben. Dennoch arrangierte Falk ein weiteres Darlehen in Höhe von 3.000 Pfund, und die Arbeit ging weiter. Whittle wurde im Dezember zum Geschwaderführer befördert.
Die Tests wurden mit der W.U. fortgesetzt, die eine alarmierende Tendenz zeigte, außer Kontrolle zu geraten. Wegen der Gefährlichkeit der Arbeiten wurde die Entwicklung 1938 weitgehend von Rugby in die wenig genutzte Ladywood-Gießerei der BTH im nahe gelegenen Lutterworth in Leicestershire verlegt, wo die W.U. im März desselben Jahres erfolgreich getestet wurde. BTH hatte im Januar beschlossen, 2.500 Pfund aus eigenen Mitteln beizusteuern, und im März 1938 trafen schließlich die Mittel des Luftfahrtministeriums ein. Dies erwies sich als gemischter Segen – das Unternehmen unterlag nun dem Official Secrets Act, was die Beschaffung weiterer privater Mittel extrem erschwerte.
Diese Verzögerungen und die fehlende Finanzierung bremsten das Projekt. In Deutschland hatte Hans von Ohain 1935 mit der Arbeit an einem Prototyp begonnen und war zu diesem Zeitpunkt bereits über das Prototypenstadium hinaus und baute das erste flugfähige Düsenflugzeug der Welt, die Heinkel HeS 3. Es besteht kaum ein Zweifel daran, dass Whittles Bemühungen auf dem gleichen Stand oder sogar weiter fortgeschritten gewesen wären, wenn das Luftfahrtministerium ein größeres Interesse an der Konstruktion gezeigt hätte. Als der Krieg im September 1939 ausbrach, hatte Power Jets nur 10 Mitarbeiter, und Griffiths Aktivitäten bei der RAE und Metropolitan-Vickers waren ähnlich klein.
Der Stress der ständigen Hin- und Her-Entwicklung und die Probleme mit dem Motor forderten einen hohen Tribut von Whittle.
Die Verantwortung, die auf meinen Schultern ruht, ist in der Tat sehr schwer. … entweder geben wir der Royal Air Force eine mächtige neue Waffe in die Hand, oder, wenn wir unsere Ergebnisse nicht rechtzeitig erhalten, haben wir vielleicht zu Unrecht Hoffnungen geweckt und Maßnahmen veranlasst, die die Royal Air Force um Hunderte von Flugzeugen bringen, die sie dringend benötigt. … Ich habe eine gute Truppe um mich herum. Sie arbeiten alle wie Sklaven, so sehr, dass die Gefahr von Fehlern durch körperliche und geistige Ermüdung besteht.“
Er rauchte bis zu drei Schachteln am Tag und litt unter verschiedenen stressbedingten Beschwerden wie häufigen starken Kopfschmerzen, Verdauungsstörungen, Schlaflosigkeit, Angstzuständen, Ekzemen und Herzklopfen, während sein Gewicht auf neun Stone (126 lb / 57 kg) fiel. Um seine 16-Stunden-Arbeitstage durchzuhalten, schnupfte er tagsüber Benzedrin und nahm dann nachts Beruhigungs- und Schlaftabletten, um die Wirkung auszugleichen und schlafen zu können. Später gab er zu, dass er von Benzedrin abhängig geworden war. In dieser Zeit wurde er reizbar und entwickelte ein „explosives“ Temperament.
Glück im WandelBearbeiten
Im Juni 1939 konnte Power Jets es sich kaum noch leisten, die Lichter am Leuchten zu halten, als ein weiterer Besuch von Mitarbeitern des Luftfahrtministeriums stattfand. Diesmal gelang es Whittle, die W.U. 20 Minuten lang problemlos mit hoher Leistung zu betreiben. Eines der Teammitglieder war der Direktor für wissenschaftliche Forschung, David Randall Pye, der nach der Vorführung völlig überzeugt von der Bedeutung des Projekts war. Das Ministerium erklärte sich bereit, das W.U. zu kaufen und es dann als Leihgabe zurückzugeben, indem es Geldmittel zur Verfügung stellte und eine flugfähige Version des Motors in Auftrag gab.
Whittle hatte sich bereits mit dem Problem befasst, das massive W.U. in eine flugfähige Konstruktion umzuwandeln, wobei er die Ziele als sehr optimistisch bezeichnete, um ein kleines Flugzeug mit einem Gewicht von 2.000 lb und einem Standschub von 1.389 lb anzutreiben. Mit dem neuen Vertrag begannen die Arbeiten am „Whittle Supercharger Type W.1“. Die Luft wurde vom Kompressor nach hinten in die Brennkammern geleitet, dann zurück zur Vorderseite des Triebwerks und schließlich in umgekehrter Richtung in die Turbine. Diese Konstruktion reduzierte die Länge des Motors und die Länge der Antriebswelle, die Kompressor und Turbine verbindet, und sparte so Gewicht.
Im Januar 1940 beauftragte das Ministerium die Gloster Aircraft Company mit einem einfachen Flugzeug, der Gloster E.28/39, das speziell für die Flugerprobung der W.1 bestimmt war. Das Ministerium vergab auch einen zweiten Auftrag für ein größeres Triebwerk, aus dem sich die ansonsten ähnliche W.2 entwickelte. Im Februar begannen die Arbeiten an einer dritten Konstruktion, der W.1A, die die Größe der W.1 hatte, aber das mechanische Layout der W.2 verwendete. Die W.1A ermöglichte die Flugerprobung der mechanischen Grundkonstruktion der W.2 in der E.28/39. Power Jets verbrachte im Mai 1940 auch einige Zeit mit der Entwicklung der W.2Y, einer ähnlichen Konstruktion mit einem „geraden“ Luftstrom, der zu einem längeren Motor und, was noch wichtiger war, zu einer längeren Antriebswelle führte, aber ein etwas einfacheres Layout hatte. Um das Gewicht der Antriebswelle so weit wie möglich zu reduzieren, wurde beim W.2Y eine dünnwandige Welle mit großem Durchmesser verwendet, die fast so groß wie die Turbinenscheibe war und an beiden Enden, wo sie mit der Turbine und dem Kompressor verbunden war, „eingezogen“ war.
Im April erteilte das Luftfahrtministerium Aufträge für W.2-Produktionslinien mit einer Kapazität von bis zu 3.000 Motoren pro Monat im Jahr 1942 und forderte BTH, Vauxhall und die Rover Company auf, sich zu beteiligen. Letztlich wurde der Auftrag jedoch nur von Rover angenommen. Im Juni wurde Whittle zum Wing Commander befördert.
RoverEdit
In der Zwischenzeit wurde die Arbeit am W.U. fortgesetzt, der schließlich neun Mal umgebaut wurde, um die Verbrennungsprobleme zu lösen, die die Tests dominiert hatten. Am 9. Oktober lief die W.U. erneut, diesmal mit Lubbock- oder „Shell“-Zerstäuberbrennkammern. Die Verbrennungsprobleme stellten kein Hindernis mehr für die Entwicklung des Motors dar, obwohl mit der intensiven Entwicklung aller Merkmale der neuen Brennkammern begonnen wurde.
Zu diesem Zeitpunkt war klar, dass die erste Flugzeugzelle von Gloster fertig sein würde, lange bevor Rover einen Motor liefern konnte. Da Whittle nicht warten wollte, schusterte er aus Ersatzteilen einen Motor zusammen und schuf den W.1X („X“ steht für „experimental“), der am 14. Dezember 1940 zum ersten Mal lief. Am 10. Dezember erlitt Whittle einen Nervenzusammenbruch und legte seine Arbeit für einen Monat nieder. Kurz darauf meldete Power Jets ein US-Patent für ein „Flugzeugantriebssystem und eine Antriebseinheit“
Der W.1X-Motor trieb die E.28/39 am 7. April 1941 zu Rollversuchen in der Nähe des Werks in Gloucester an, wo er zwei oder drei kurze Sprünge von mehreren hundert Metern in etwa sechs Fuß Höhe über dem Boden machte.
Der endgültige W.1 mit einem Schub von 850 lbf (3,8 kN) lief am 12. April 1941, und am 15. Mai hob die E.28/39 mit W.1-Antrieb um 19.40 Uhr in Cranwell ab, flog 17 Minuten lang und erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von etwa 340 mph (545 km/h). Am Ende des Fluges sagte Pat Johnson, der Whittle so lange ermutigt hatte, zu ihm: „Frank, es fliegt“. Whittle entgegnete: „Nun, dafür wurde es ja auch entwickelt, nicht wahr?“
Innerhalb weniger Tage erreichte das Flugzeug eine Geschwindigkeit von 370 mph (600 km/h) bei 7.600 m (25.000 Fuß) und übertraf damit die Leistung der zeitgenössischen Spitfires. Der Erfolg der Konstruktion war nun offensichtlich; das erste Exemplar einer rein experimentellen und völlig neuen Motorenkonstruktion übertraf bereits die Leistung eines der besten Kolbenmotoren der Welt, eines Motors, hinter dem fünf Jahre Entwicklungs- und Produktionszeit und jahrzehntelange Ingenieurskunst lagen. Nahezu jeder britische Triebwerkshersteller begann daraufhin mit eigenen Anstrengungen, die Power Jets einzuholen.
1941 richtete Rover in der ungenutzten Fabrik in Barnoldswick ein neues Labor für Whittles Team sowie eine Produktionslinie ein, aber Ende 1941 war klar, dass die Vereinbarung zwischen Power Jets und Rover nicht funktionierte. Whittle war frustriert, weil Rover nicht in der Lage war, Teile in Produktionsqualität zu liefern, und weil das Unternehmen sich als überlegener Ingenieur darstellte. Rover beschloss, insgeheim ein paralleles Projekt mit seinen eigenen Ingenieuren in Waterloo Mill im nahe gelegenen Clitheroe zu starten. Hier begann Adrian Lombard mit der Entwicklung des W.2B zu einem Rover-eigenen, serienreifen Design, wobei er auf Whittles „Gegenstrom“-Brennkammern verzichtete und stattdessen einen längeren, aber einfacheren „Durchlaufmotor“ entwickelte. Dies wurde vom Luftfahrtministerium gefördert, das Whittles Entwurf den Namen „B.23“ gab, während Rovers Entwurf zum „B.26“ wurde.
Die Arbeit an allen Entwürfen wurde im Winter 1941-42 fortgesetzt. Die erste W.1A wurde bald darauf fertiggestellt, und am 2. März 1942 erreichte die zweite E.28/39 mit diesem Motor 430 mph (690 km/h) bei 4.600 m (15.000 Fuß). Im nächsten Monat begannen die Arbeiten an einem verbesserten W.2B unter dem neuen Namen „W2/500“. Im April erfuhr Whittle von den parallelen Bemühungen von Rover, was zu Unzufriedenheit und einer schweren Krise im Programm führte. Die Arbeiten wurden jedoch fortgesetzt, und im September lief die erste W2/500 zum ersten Mal und erzeugte noch am selben Tag ihren vollen Auslegungsschub von 7,8 kN (1.750 lbf). Die Arbeit an einer weiteren Verbesserung, der W2/700, begann.
Rolls-RoyceEdit
Zuvor, im Januar 1940, hatte Whittle Dr. Stanley Hooker von Rolls-Royce kennengelernt, der wiederum Whittle dem Vorstandsmitglied von Rolls-Royce und Leiter der Fabrik in Derby, Ernest Hives (später Lord Hives), vorstellte. Hooker leitete bei Rolls-Royce Derby die Abteilung für Kompressoren und war ein Spezialist für Strömungsmechanik. Er hatte bereits die Leistung des Merlin-Kolbenmotors durch die Verbesserung des Kompressors gesteigert. Eine solche Spezialität war natürlich auch für die Aero-Thermodynamik von Düsentriebwerken geeignet, bei denen die Optimierung der Luftströmung in Verdichter, Brennkammern, Turbine und Strahlrohr von grundlegender Bedeutung ist. Hives erklärte sich bereit, wichtige Teile zur Unterstützung des Projekts zu liefern. Außerdem baute Rolls-Royce einen Verdichterprüfstand, der Whittle bei der Lösung der Probleme mit dem „Surge“ (instabile Luftströmung im Verdichter) des W.2-Triebwerks half. Anfang 1942 beauftragte Whittle Rolls-Royce mit der Lieferung von sechs Triebwerken, die als WR.1 bezeichnet wurden und mit dem bestehenden W.1 identisch waren.
Als sich Rolls-Royce engagierte, ließ Ray Dorey, der Leiter des Flugzentrums des Unternehmens auf dem Flugplatz Hucknall im Norden von Nottingham, ein Whittle-Triebwerk in das Heck eines Wellington-Bombers von Vickers einbauen. Der Einbau wurde von Vickers in Weybridge vorgenommen. Die Probleme zwischen Rover und Power Jets wurden zu einem „öffentlichen Geheimnis“, und Ende 1942 traf sich Spencer Wilks von Rover mit Hives und Hooker im Pub „Swan and Royal“ in Clitheroe, in der Nähe des Werks Barnoldswick. In Absprache mit dem Ministerium für Flugzeugproduktion tauschten sie das Düsenflugzeugwerk in Barnoldswick gegen das Rolls-Royce-Tankmotorenwerk in Nottingham und besiegelten das Geschäft per Handschlag. Die offizielle Übergabe fand am 1. Januar 1943 statt, obwohl der W.2B-Vertrag bereits im Dezember unterzeichnet worden war. Rolls-Royce schloss kurz darauf das geheime Parallelwerk von Rover in Clitheroe, setzte aber die dort begonnene Entwicklung des W.2B/26 fort.
Die Erprobung und der Produktionsanlauf wurden sofort beschleunigt. Im Dezember 1942 hatte Rover die W.2B insgesamt 37 Stunden lang getestet, aber innerhalb des nächsten Monats testete Rolls-Royce sie 390 Stunden lang. Am 7. Mai 1943 bestand die W.2B ihren ersten 100-Stunden-Test bei voller Leistung von 1.600 lbf (7,1 kN). Der Prototyp der Meteor war bereits fertig und hob am 12. Juni 1943 ab. Die Produktionsversionen des Triebwerks liefen ab Oktober vom Band, zunächst unter der Bezeichnung W.2B/23, dann RB.23 (für „Rolls-Barnoldswick“) und schließlich als Rolls-Royce Welland bekannt. Barnoldswick war zu klein für eine Serienproduktion und wurde unter Hookers Leitung wieder zu einer reinen Forschungseinrichtung, während in Newcastle-under-Lyme eine neue Fabrik errichtet wurde. Rover’s W.2B/26, als Rolls-Royce Derwent, eröffnete die neue Linie und ersetzte bald die Welland, so dass die Produktionslinien in Barnoldswick Ende 1944 stillgelegt werden konnten.
Trotz langer Verzögerungen in ihrem eigenen Programm war die Luftwaffe den britischen Bemühungen um neun Monate voraus. Aufgrund des Mangels an Kobalt für Hochtemperaturstahllegierungen bestand bei den deutschen Konstruktionen stets die Gefahr, dass sie überhitzten und ihre Turbinen beschädigten. Die minderwertig legierten Serienversionen der Junkers Jumo 004, die von Dr. Anselm Franz entworfen wurden und die Messerschmitt Me 262 antrieben, hielten in der Regel nur 10 bis 25 Stunden durch (mit einem erfahrenen Piloten auch länger), bevor sie ausbrannten; wenn sie zu schnell beschleunigt wurden, kam der Kompressor zum Stillstand und die Leistung ging sofort verloren, und manchmal explodierten sie beim ersten Start. Über 200 deutsche Piloten kamen bei der Ausbildung ums Leben. Dennoch konnte die Me 262 weitaus schneller fliegen als die alliierten Flugzeuge und verfügte über eine sehr effektive Feuerkraft. Obwohl die Me 262 erst spät im Krieg eingeführt wurde, schossen sie mehr als 542 alliierte Flugzeuge ab, und bei einem alliierten Bombenangriff wurden 32 der 36 Boeing B-17 Flying Fortresses abgeschossen. Whittles Entwürfe waren einfacher, mit Zentrifugalkompressoren anstelle der komplizierteren Axialkonstruktionen. Letztere, die aus mehreren Stufen rotierender Schaufeln bestehen und mit jeder Stufe den Druck erhöhen, waren zwar potenziell effizienter, aber wesentlich schwieriger zu entwickeln. Die britischen Konstruktionen verfügten auch über bessere Materialien wie die Nimonic-Legierungen für die Turbinenschaufeln. Frühe britische Düsentriebwerke liefen bis zu 150 Stunden zwischen den Überholungen und hatten ein besseres Leistungsgewicht und einen besseren spezifischen Treibstoffverbrauch als die deutschen Konstruktionen. Gegen Ende des Zweiten Weltkriegs arbeiteten auch andere britische Triebwerkshersteller an Strahltriebwerken nach dem Whittle-Muster, z. B. an den de Havilland Goblin- und Ghost-Triebwerken. Die Vorteile von Axialverdichtern mit ihren höheren Druckverhältnissen gegenüber einfacheren Zentrifugalkonstruktionen führten jedoch in den späten 1940er Jahren zu einem Übergang zu Axialverdichtern, für die die Rolls-Royce Avon-Serie, Armstrong Siddeley Sapphire, Bristol Olympus und andere stehen.
WeiterentwicklungBearbeiten
Da die Entwicklung des W.2 reibungslos verlief, wurde Whittle Mitte 1942 nach Boston, Massachusetts, geschickt, um das General Electric Jet-Programm zu unterstützen. GE, der Hauptlieferant von Turboladern in den USA, war gut geeignet, die Jet-Produktion schnell zu starten. Eine Kombination aus der W.2B-Konstruktion und einer einfachen Flugzeugzelle von Bell Aircraft flog im Herbst 1942 als Bell XP-59A Airacomet, sechs Monate vor dem Flug der britischen Meteor.
Whittles Entwicklungen bei Power Jets gingen weiter, und die W.2/700 wurde später mit einem Nachbrenner („reheat“ in der britischen Terminologie) sowie einer experimentellen Wassereinspritzung ausgestattet, um das Triebwerk zu kühlen und höhere Leistungseinstellungen zu ermöglichen, ohne die Turbine zu schmelzen. Whittle wandte sich auch dem von Griffith entwickelten Axialtriebwerk zu und konstruierte das L.R.1. Zu den weiteren Entwicklungen gehörte die Verwendung von Ventilatoren, um einen größeren Massenstrom zu erzeugen, entweder an der Vorderseite des Motors wie bei einem modernen Turbofan oder an der Rückseite, was viel seltener vorkommt, aber etwas einfacher ist.
Whittles Arbeit hatte eine kleine Revolution in der britischen Triebwerksindustrie ausgelöst, und noch bevor das E.28/39 flog, hatten die meisten Unternehmen ihre eigenen Forschungsbemühungen eingeleitet. 1939 startete Metropolitan-Vickers ein Projekt zur Entwicklung eines Axialtriebwerks als Turboprop-Triebwerk, das später als reines Strahltriebwerk unter dem Namen Metrovick F.2 weiterentwickelt wurde. Rolls-Royce hatte bereits das W.1 kopiert, um das WR.1 mit niedriger Leistung zu bauen, stellte die Arbeit an diesem Projekt aber später ein, nachdem es die Bemühungen von Rover übernommen hatte. 1941 startete de Havilland ein Düsenjägerprojekt, die Spider Crab – später Vampire genannt – zusammen mit ihrem eigenen Motor, dem Goblin von Frank Halford (Halford H.1). Armstrong Siddeley entwickelte zusammen mit einem Ingenieur namens Heppner ein komplexeres Axialströmungskonzept, das ASX, kehrte aber die Überlegungen von Vickers um und baute es später in ein Turboprop-Triebwerk um, das Python. Die Bristol Aeroplane Company schlug vor, Düsen- und Kolbentriebwerke zu kombinieren, ließ die Idee aber fallen und konzentrierte sich stattdessen auf Propellerturbinen.
VerstaatlichungBearbeiten
Bei einer Vorführung der E.28/39 vor Winston Churchill im April 1943 schlug Whittle dem Minister für Flugzeugproduktion, Stafford Cripps, vor, die gesamte Düsenentwicklung zu verstaatlichen. Er wies darauf hin, dass das Unternehmen von privaten Investoren finanziert worden war, die zur erfolgreichen Entwicklung des Triebwerks beigetragen hatten, um dann mit ansehen zu müssen, wie Produktionsaufträge an andere Unternehmen gingen. Die Verstaatlichung sei die einzige Möglichkeit, diese Schulden zurückzuzahlen und eine faire Lösung für alle zu finden, und er sei bereit, seine Anteile an Power Jets aufzugeben, um dies zu erreichen. Im Oktober teilte Cripps Whittle mit, dass er die Verstaatlichung von Power Jets für die bessere Lösung halte. Whittle glaubte, dass er diese Entscheidung veranlasst hatte, aber Cripps hatte bereits überlegt, wie er ein erfolgreiches Düsenflugzeugprogramm aufrechterhalten und mit den beträchtlichen finanziellen Investitionen des Staates verantwortungsvoll umgehen konnte, während er gleichzeitig ein Forschungszentrum einrichten wollte, das die Talente von Power Jets nutzen konnte, und war zu dem Schluss gekommen, dass die nationalen Interessen die Gründung einer staatlichen Einrichtung erforderten. Am 1. Dezember teilte Cripps den Direktoren von Power Jets mit, dass das Finanzministerium nicht mehr als 100.000 Pfund für das Unternehmen zahlen würde.
Im Januar 1944 wurde Whittle bei den Neujahrsehrungen zum CBE ernannt. Zu diesem Zeitpunkt war er bereits Group Captain, nachdem er im Juli 1943 vom Wing Commander befördert worden war. Im selben Monat unterbreitete das Ministerium nach weiteren Verhandlungen ein weiteres Angebot über 135.500 Pfund für Power Jets, das er nur widerwillig annahm, nachdem das Ministerium ein Schiedsverfahren in dieser Angelegenheit abgelehnt hatte. Da Whittle bereits angeboten hatte, auf seine Anteile zu verzichten, würde er gar nichts erhalten, während Williams und Tinling jeweils fast 46.800 Pfund für ihre Aktien erhielten und Investoren, die Bargeld oder Dienstleistungen einbrachten, eine dreifache Rendite auf ihre ursprüngliche Investition erhielten. Whittle traf sich mit Cripps, um persönlich gegen die Verstaatlichungsbemühungen und deren Handhabung Einspruch zu erheben, jedoch ohne Erfolg. Die endgültigen Bedingungen wurden am 28. März vereinbart, und Power Jets wurde offiziell in Power Jets (Research and Development) Ltd umbenannt, mit Roxbee Cox als Vorsitzenden, Constant of RAE als Leiter der Engineering Division und Whittle als leitendem technischen Berater. Am 5. April 1944 übermittelte das Ministerium Whittle einen Preis von nur 10.000 Pfund für seine Anteile.
Ab Ende März verbrachte Whittle sechs Monate im Krankenhaus, um sich von einer nervlichen Erschöpfung zu erholen, und trat im Januar 1946 bei Power Jets (R and D) Ltd. zurück. Im Juli wurde das Unternehmen mit der Gasturbinenabteilung der RAE zum National Gas Turbine Establishment (NGTE) in Farnborough zusammengelegt, und 16 Ingenieure von Power Jets folgten Whittles Beispiel und kündigten ebenfalls.