通用電氣航發百年史(一)_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中2020-02-29 09:18
人們經常戲説:只要動力給力,板磚也能飛起來。這當然是誇張了,但也説明了動力對航空的重要性。通用電氣就是從事航空動力的。

通用電氣簡稱GE,航空發動機分部為西方三巨頭之一

通用電氣的Lockland工廠現在改稱Evendale工廠,依然是通用電氣最主要的發動機工廠
美國通用電氣公司簡稱GE,早年曾用過譯名“奇異”。説起來,愛迪生還是通用電氣的創始人之一,他的公司與其他公司合併,在1892年成為通用電氣公司。1903年12月17日,萊特兄弟發明了現代飛機,通用電氣在1919年就開始涉足航空動力,但要到1941年才製造第一台航空發動機。今日西方航空動力三巨頭(如果不算法國賽峯的話)之一的航發之路與眾不同。
從萊特兄弟到噴氣時代,航空發動機是活塞式的天下,不管是直列、V形還是星形,四衝程是基本技術,與汽車發動機沒有本質的不同。普拉特-惠特尼是從活塞式發動機開始的,羅爾斯-羅伊斯索性是從造汽車起家的。但早年的通用電氣還真是專攻電氣的:發電、輸電和各種電機電器,從電爐、電熨斗、電燈泡到各種電動機,無所不包,就是從來不包括活塞式發動機的研發和製造。

通用電氣是從渦輪增壓開始涉足航空動力的,這是活塞時代航空動力的關鍵技術
人們很早就發現,如果對進氣增壓,同樣體積的活塞式發動機在每一個衝程循環中都能吸入更多空氣,也就意味着可以噴注更多燃料,產生更大的出力。增壓有機械增壓和渦輪增壓。前者從發動機轉軸上直接引出動力,驅動增壓裝置;後者用廢氣渦輪驅動增壓裝置。歷史上首先有機械增壓,在歐洲使用較多。渦輪增壓在二戰前夜才實用化,在美國使用較多。機械增壓結構簡單,發動機一轉動,增壓效果立刻可用,但功率損失較大。渦輪增壓將高温高壓排氣中的能量轉換為動力,不僅功率損失小,而且在寒冷低壓的高空使用,效果尤其顯著,對強調高空高速的二戰時代特別重要,成為戰時美國航空動力的秘密武器。
廢氣渦輪與蒸汽渦輪在技術上是相通的。通用電氣憑藉在汽輪機葉片、渦輪和熱端技術,在1919年開始涉足渦輪增壓,建立了通用電氣航空分部,距今正好100年。不過戰前的通用電氣雙管齊下,機械增壓和渦輪增壓通吃,但依然屬於航發附件。轉機在1941年來到。

惠特爾和他發明的噴氣發動機

1941年不列顛之戰高峯的時候,還在格洛斯特E29上試飛才一個月
英國人弗蘭克·惠特爾和德國人漢斯·馮·奧海恩分別發明了噴氣式發動機。奧海恩的設計最終導致梅塞施密特Me-262,這是世界上第一種投入實戰的噴氣式戰鬥機。惠特爾的設計最終導致格洛斯特“流星”,但問世晚了一步,投入實戰時,二戰已經尾聲了。
在這個時候,美國沒有自己的噴氣發動機設計,但惠特爾的發動機在格洛斯特E29上試飛才一個月,美國陸航參謀長阿諾德上將(後來成為歷史上唯一的空軍五星上將)就獲准檢視。深陷戰火的英國擔心惠特爾和他的發動機最後落入德國之手,正在考慮把研發搬到加拿大,阿諾德提出由美國接手,英國同意了。

第一台通用電氣的噴氣發動機GE1-A,通用電氣從這裏走上噴氣發動機的研發道路
阿諾德特意避開傳統的航發老字號普拉特-惠特尼和萊特,以避免干擾戰時生產,噴氣發動機也與活塞式區別太大,但與渦輪機械有關,因此基於通用電氣在渦輪機械方面的經驗,責令後者仿造惠特爾的設計,並在此基礎上進一步發展。通用電氣的渦輪增壓團隊立刻投入緊張的工作,在惠特爾W.1X樣機和W.2B圖紙的基礎上,研發了GE1-A,在1941年4月第一次開車。從此,通用電氣成為航發世界的勁旅。
惠特爾的設計還很粗糙,有很多細化、優化的餘地。通用電氣馬上從工藝、材料和設計全面入手,研發了一系列改進型,最終推出I-40“超級噴氣”渦噴,以後正式定名為J33,成為1944年1月首飛的第一種美國噴氣戰鬥機洛克希德P-80的動力。這也是傳奇式的洛克希德“臭鼬工廠”的第一個手筆。不過戰時通用電氣自己忙不過來,J33的生產轉交給通用汽車屬下的艾裏遜發動機公司進行。
惠特爾的設計奠定了早期英美系渦噴的基本技術路線,其中重要一點是離心式壓氣機。離心式壓氣機的體積小,重量輕,結構簡單,增壓比高,但流量限制較大,最終限制發動機的推力。軸流式壓氣機的特點相反,但最終由於空氣流量大的特點而適合用於大推力噴氣發動機。現代噴氣發動機除了小推力的微型渦噴或者渦軸,基本上都用軸流式壓氣機。

I-40最終按照J33定型

成為美國第一代噴氣戰鬥機P-80的動力

TG180不僅採用更有潛力的軸流式壓氣機,也是第一種具有加力推力的量產噴氣發動機,以後定型為J35
軸流式壓氣機的基本特點不是秘密,但戰時英國沒有足夠的技術力量和資源與離心式 壓氣機齊頭並進。這對兵強馬壯的通用電氣不是問題,在推動I-40的同時,並行推動軸流式壓氣機的TG180渦噴,後定名為J35,用於諾斯洛普F-89、共和F-84、北美FJ-1、波音XB-47、YB-49等,其中北美FJ-1是美國海軍的第一種艦載噴氣式戰鬥機,諾斯洛普YB-49則是B-2之前唯一的噴氣式飛翼。J35也是第一種具有加力推力的量產噴氣發動機。不過此時通用電氣依然在產能上顧不過來,J35的生產同樣轉交通用汽車屬下的雪佛萊分部,後轉交艾裏遜。