Ганс фон Охайн - Hans von Ohain

Ганс фон Охайн
Ohain.jpg
Ханс фон Охайн в 1970-е годы
Родившийся
Ганс Иоахим Пабст фон Охайн

(1911-12-14)14 декабря 1911 г.
Дессау, Герцогство Анхальт, Германская Империя
Умер13 марта 1998 г.(1998-03-13) (86 лет)
Мельбурн, Флорида, НАС.
ОбразованиеГеттингенский университет
Род занятийИнженер (реактивный двигатель )
Супруг (а)Ханни фон Охайн
Дети4

Ганс Иоахим Пабст фон Охайн (14 декабря 1911 г. - 13 марта 1998 г.) был немецким физиком и разработчиком первого оперативного реактивный двигатель.[1] Его первая конструкция была запущена в марте 1937 года, и это был один из его двигателей, который приводил в действие первый в мире летающий полностью ...реактивный самолет, прототип Heinkel He 178 (He 178 V1) в конце августа 1939 года. Несмотря на эти первые успехи, другие немецкие разработки быстро затмили Охайна, и ни один из его двигателей не получил широкого распространения в производстве или эксплуатации.

Охайн начал разрабатывать свой первый турбореактивный двигатель самостоятельно разрабатывает в течение того же периода Фрэнк Уиттл работал над своими подобными проектами в Британии, и их конструкции турбореактивных двигателей, по мнению некоторых, являются примером одновременного изобретения.[2] Тем не менее, Фрэнк Уиттл уже работал над своим дизайном в конце 1920-х годов и открыто запатентовал его в 1930 году, то есть за целых семь лет до того, как появился дизайн Охайна. Первый реактивный двигатель Охайна, Heinkel HeS 1, успешно работал в апреле 1937 года, в том же месяце, когда первый двигатель Уиттла, Power Jets WU Первая модель также успешно отработала.[3] Реактивный двигатель Охайна первым взлетел оперативно в пределах Heinkel He 178 в 1939 году, за которым последовал двигатель Уиттла с Gloster E.28 / 39 в 1941 г.[4] Реактивные истребители Германии и Великобритании вступили в строй практически одновременно в июле 1944 года.[5] После войны двое мужчин встретились и стали друзьями.[6]

Ранняя жизнь и развитие реактивных двигателей

Рожден в Дессау, Германия,[7] Охайн получил докторскую степень по физике и Аэродинамика на Геттингенский университет, затем один из крупнейших центров авиационных исследований, посетивший лекции Людвиг Прандтль.[8] В 1933 году, еще будучи студентом, он задумал то, что он назвал «двигателем, для которого не требовался винт».[7]

После получения ученой степени в 1935 году Охайн стал младшим ассистентом Роберт Вичард Поль, затем директор Физического института университета. В 1936 году, работая на Пола, Охайн зарегистрировал патент на свою версию реактивного двигателя. Технологии и аппаратура для производства воздушных потоков для двигателей самолетов.[9] В отличие от Фрэнк Уиттл с Power Jets WU дизайн, Охайн использовал центробежный компрессор и турбина размещена очень близко друг к другу, спина к спине, с огненные банки обернут вокруг сборки.

Во время работы в университете Охайн часто брал свою спортивную машину на обслуживание в местный гараж Бартлса и Беккера. Здесь он познакомился с автомехаником Максом Ханом и в конце концов договорился о том, чтобы он построил модель его конструкции примерно за 1000 человек. Рейхсмарки. Завершенная модель была даже больше в диаметре, чем полностью рабочий двигатель Уиттла 1937 года, хотя и намного короче по оси тяги. Охайн отвез модель в университет для тестирования, но столкнулся с серьезными проблемами со стабильностью горения. Часто топливо не сгорает внутри пламегасителей и выдувается через турбину, вызывая выброс пламени в воздушный поток и перегрев электродвигателя, питающего компрессор.

Хейнкель

В феврале 1936 года Поль написал Эрнст Хейнкель, рассказывая ему о дизайне Охайна и его возможностях. Хейнкель организовал встречу между своими инженерами и Охайном, во время которой он утверждал, что нынешний «гаражный двигатель» никогда не будет работать, но концепция, на которой он основан, была правильной. Инженеры были убеждены, и в апреле Охайн и Хан начали работать на Heinkel.[10] на аэродроме Мариенехе снаружи Росток в Варнемюнде.

Исследование воздушного потока модели привело к нескольким улучшениям за двухмесячный период. Ободренный этими открытиями, Охайн создал новый прототип, который будет работать на водороде, подаваемом от внешнего источника под давлением. Получившийся в результате Heinkel-Strahltriebwerk 1 (HeS 1), немецкое название Heinkel Jet Engine 1, был построен вручную одними из лучших машинистов компании, к большому огорчению руководителей цехов. Тем временем Хан работал над проблемой горения, в этой области у него был некоторый опыт.

Двигатель был чрезвычайно простым, в основном из листового металла. Строительство кузнецом в его деревне началось в конце лета 1936 года и было завершено в марте 1937 года. Двумя неделями позже двигатель работал на водороде, но высокотемпературный выхлоп привел к значительному «горению» металла. В остальном испытания прошли успешно, и в сентябре камеры сгорания были заменены, и двигатель впервые перешел на бензин. Наконец-то Охайн, хотя и через пять месяцев Фрэнк Уиттл, параллельно работая в Англии, запустил автономный турбореактивный двигатель. Оказалось, что работа на бензине забивает камеры сгорания, поэтому Хан разработал новую версию на основе своей паяльной горелки, которая, как оказалось, работает намного лучше. Хотя двигатель никогда не задумывался как лётный, он вне всяких сомнений доказал, что основная концепция работоспособна, и Охайн наконец догнал Уиттла. Благодаря значительно большему финансированию и поддержке отрасли Охайн вскоре обогнал Уиттла и вырвался вперед.

В то время как работа над HeS 1 продолжалась, команда Pohl-Ohain уже приступила к разработке летного двигателя, HeS 3. Основными отличиями были использование механически обработанных ступеней компрессора и турбины, замена изогнутого и сложенного листового металла, а также изменение компоновки для уменьшения площади поперечного сечения двигателя в целом за счет размещения газовых баллончиков в расширенном зазор между компрессором и турбиной. Первоначальный дизайн показал, что площадь турбины была слишком мала для эффективной работы, а увеличение размера турбины означало, что пламегасители больше не могли правильно вставляться в зазор.

Новый дизайн, HeS 3b было предложено,[10] который выдвинул баллончики из зазора и изменил их форму, чтобы самая широкая часть баллончиков располагалась перед внешним ободом компрессора. В HES 3b сжатый воздух подавался вперед в камеры сгорания, а оттуда горячий воздух поступал назад во вход турбины. Несмотря на то, что он не такой маленький, как оригинальный HeS 3, 3b, тем не менее, был довольно компактным. 3b впервые был запущен в июле 1939 года (в некоторых источниках говорится, что в мае) и прошел воздушные испытания Heinkel He 118 пикирующий бомбардировщик прототип. Оригинальный двигатель 3b вскоре перегорел, но второй подходил к завершению примерно в то же время, что и новый испытательный планер. Heinkel He 178, совершивший первый полет 27 августа 1939 г., первый реактивный самолет, пролетевший мимо летчик-испытатель Эрих Варсиц. 31 мая 1939 г. Хейнкель подал заявку на патент: US2256198. [1], "Авиационная силовая установка", изобретатель Макс Хан. Первая заявка на этот патент в Германии была подана в мае 1938 года.

Ханс фон Охайн произносит тост после успешного полета Heinkel He 178. Эрнст Хейнкель поднимает свой бокал в левой части изображения.

Немедленно началась работа над более крупными версиями, сначала HeS 6, который был просто большим HeS 3b, а затем над новым дизайном, известным как HeS 8 что в очередной раз изменило общий план. 8 отделили компрессор и турбину, соединив их длинным валом, поместив между ними единую кольцевую камеру сгорания, заменив отдельные пламегасители. Предполагалось установить двигатель на Heinkel He 280 истребитель, но разработка планера шла гораздо более плавно, чем двигатель, и его пришлось использовать для испытаний на планирование, пока работа над двигателем продолжалась. Летный аппарат HeS 8 был установлен в конце марта 1941 года, а 2 апреля состоялся его первый полет. Через три дня самолет был продемонстрирован группе из Нацистский и RLM чиновники, все были впечатлены. Вскоре последовали фонды полного развития.

К этому моменту в Германии был разработан ряд турбореактивных двигателей. Хейнкеля настолько впечатлила концепция, что он организовал перевод на проект Адольфа Мюллера из Юнкерс, который разрабатывал осевой компрессор -мощный дизайн, переименованный в Heinkel HeS 30. Мюллер покинул Junkers после того, как они купили Юнкерс Моторен компании, у которой был реализован собственный проект, который к тому времени был известен как Юнкерс Юмо 004. Тем временем, BMW добился хороших результатов в собственном дизайне, BMW 003.

К началу 1942 года HeS 8, официально именовавшийся 109-001 (HeS 001), все еще плохо продвигался. Между тем HeS 30 Мюллера, официально именовавшийся 109-006 (HeS 006), развивался гораздо быстрее. Однако оба двигателя были еще не готовы к производству, а 003 и 004, казалось, были готовы к выпуску. В начале 1942 г. директор по реактивным разработкам РЛМ, Гельмут Шельп, отказался от дальнейшего финансирования обоих проектов и приказал Хейнкелю поработать над новым собственным «любимым проектом», который в конечном итоге стал Heinkel HeS 011. Хотя это был первый из двигателей Schelp «Класса II», который начал хорошо работать, производство еще не началось, когда война закончилась. Некоторое время работа над HeS 8 продолжалась, но весной 1943 года от нее отказались.

Уже давно утверждалось, что Охайн не знал о работе Уиттла. Хотя в очень строгом смысле это может быть правдой (в том смысле, что он не знал об экспериментах Уиттла в Латтерворте, где инженер Королевских ВВС запустил первый в мире реактивный двигатель в марте 1937 года), тем не менее Охайн тщательно изучил различные патенты Уиттла на газотурбинные двигатели. Это обычная профессиональная практика для любого ученого, работающего в аналогичной области, до подачи его собственного патента, который был зарегистрирован в 1935 году, примерно через пять лет после патента Уиттла. В своей биографии Охайн откровенно критиковал замысел Уиттла:

Когда я увидел патент Уиттла, я почти убедился, что он имеет какое-то отношение к комбинациям всасывания пограничного слоя. У него был двухпоточный радиальный компрессор с двойным входом, который выглядел чудовищно с точки зрения двигателя. Его реверсирование потока казалось нам нежелательным, но оказалось, что это было не так уж плохо, хотя и дало некоторые незначительные проблемы нестабильности ... Наши патентные притязания пришлось сузить по сравнению с заявками Уиттла, потому что Уиттл показал определенные вещи. Затем он вполне объяснимо оправдал свои знания о работе Уиттла, сказав: «Мы чувствовали, что это похоже на патент на идею», «Мы думали, что над этим серьезно не работали».[11]

После Второй мировой войны

В 1947 году Охайн был доставлен в Соединенные Штаты. Операция Скрепка и пошел работать на ВВС США в База ВВС Райт-Паттерсон.[7] В 1956 году он был назначен директором Лаборатория авиационных исследований ВВС а к 1975 году он был главным научным сотрудником лаборатории авиадвигателей.[7]

Во время своей работы в Wright-Patterson Охайн продолжал свою личную работу по различным темам. В начале 1960-х он проделал изрядную работу над дизайном реакторные ракеты с газовым сердечником который сохранял бы ядерное топливо, позволяя рабочая масса для использования в качестве выхлопа. Техника, необходимая для этой роли, также использовалась для множества других «приземленных» целей, включая центрифуги и насосы. Позже Охайн использовал основные методы массового расхода этих конструкций для создания удивительного реактивного двигателя без движущихся частей.[12] в котором воздушный поток, проходящий через двигатель, создавал устойчивый вихрь, который действовал как компрессор и турбина.

Этот интерес к массовому расходу привел Охайна к исследованию магнитогидродинамика (MHD) для выработки электроэнергии,[13] отмечая, что горячие газы угольной электростанции можно использовать для извлечения энергии из их скорость при выходе из камеры сгорания он остается достаточно горячим, чтобы привести в действие обычную паровую турбину. Таким образом, МГД-генератор может извлекать дополнительную мощность из угля и обеспечивать большую эффективность. К сожалению, эту конструкцию оказалось сложно построить из-за отсутствия подходящих материалов, а именно высокотемпературных немагнитных материалов, которые также способны противостоять химически активному выхлопу. Охайн также исследовал другие концепции, связанные с властью.[14]

Он также изобрел[15] идея «реактивного крыла», в котором воздух из компрессора реактивного двигателя стекает через большие «расширенные» вентиляционные отверстия в крыльях, чтобы обеспечить подъемную силу для СВВП самолет. Небольшое количество воздуха под высоким давлением подается в Вентури, который в свою очередь засасывает гораздо больший объем воздуха, что приводит к «увеличению тяги». Концепция использовалась в Rockwell XFV-12 экспериментальный самолет, хотя рыночный интерес к самолетам вертикального взлета и посадки был недолгим. Он участвовал в нескольких других патентах.[16]

Охайн повлиял на то, что Пол Бевилаква, один из его учеников в WP-AFB, от математики до инженерии,[17] что позже позволило Бевилаква изобрести Rolls-Royce LiftSystem для JSF F35B STOVL: «В школе я научился двигать фигурами, а Ганс научил меня играть в шахматы».[18] Охайн также показал Бевилаква, "что это за TS-диаграммы на самом деле означает ".[19]

За свою карьеру Охайн получил множество наград в области инженерии и менеджмента, в том числе (среди прочего) Американский институт аэронавтики и астронавтики (AIAA) Премия Годдарда в области астронавтики, ВВС США Награда за выдающуюся гражданскую службу, награда за выдающуюся гражданскую службу за выдающиеся заслуги перед командованием систем, награда Юджина М. Цукерта за менеджмент, награда за особые заслуги военно-воздушных сил и, незадолго до выхода на пенсию, Почетная грамота. В 1984–85 годах Охайн служил Чарльз А. Линдберг Кафедра аэрокосмической истории, конкурентоспособная стажировка в Национальный музей авиации и космонавтики.[20] В 1991 году Охайн и Уиттл были совместно награждены премией Приз Чарльза Старка Дрейпера за работу над турбореактивными двигателями. Охайн был избран членом Национальной инженерной академии США (NAE).[7]

Награды

Он ушел из Wright-Patterson в 1979 году и занял должность доцента в соседнем Дейтонский университет.[10] Охайн был награжден Людвиг-Прандтль-Ринг от Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt (Немецкое общество аэронавтики и астронавтики) за «выдающийся вклад в области аэрокосмической техники» в 1992 году.[21]

В 1982 году Охайн был введен в должность Международный зал авиационной и космической славы на Музей авиации и космонавтики Сан-Диего.[22]

Смерть

Позже Охайн переехал в Мельбурн, Флорида со своей женой Хэнни, где он умер в 1998 году в возрасте 86 лет.[23] У него остались четверо детей.[24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Ганс Иоахим Пабст фон Охайн - немецкий дизайнер». britannica.com.
  2. ^ Чедд-Анжье-Льюис. «Премия Дрейпера в области инженерии». draperprize.org. Архивировано из оригинал на 2009-10-17.
  3. ^ Кей 2002, стр. 20.
  4. ^ Кёлер 1999, стр. 173.
  5. ^ Рендалл 1999, стр. 32.
  6. ^ Клоостер 2009, стр. 459.
  7. ^ а б c d е "фон Охайн, ученый Ганс Иоахим Пабст". nationalaviation.org. Получено 2 августа 2020.
  8. ^ Константа, Эдвард. «Genesis N + 1: истоки революции Turbo-Jet» ISBN  0-8018-2222-X Дата обращения: 1 августа 2010.
  9. ^ 10 ноября 1935 года Охайн подал патент 317/38 на турбореактивный двигатель. См .: Маргарет Коннер, Ханс фон Охайн: Элегантность в полете (Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики, Inc., 2001), стр. 34. Копии некоторых страниц из этого патента появляются (с английским переводом) на страницах 125 и 126.
  10. ^ а б c «Эта коллекция документирует профессиональную карьеру Ганса фон Охайна в области двигателей». Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики. Получено 2 августа 2020.
  11. ^ Коннер, Маргарет (2001). Ханс фон Охайн - Элегантность в полете. Американский институт аэронавтики и астронавтики, Inc. ISBN  1563475200.
  12. ^ Hans von Ohain et al. Генератор потока горячего газа без движущихся частей В архиве 2011-06-12 на Wayback Machine Патент США 4689950, 1 сентября 1987 г., и 4756154 В архиве 2011-06-12 на Wayback Machine, 12 июля 1988 г. Дата обращения: 23 сентября 2010 г.
  13. ^ Sears, Уильям Р. Мемориальные Дани (копировать ) стр. 237 Национальная инженерная академия, 2002; ISBN  0-309-08457-1, ISBN  978-0-309-08457-4 Дата обращения: 23 сентября 2010.
  14. ^ Hans von Ohain et al. Двухкомпонентный электрогидродинамический генератор энергии с контактной ионизацией Патент США 3465180, 2 сентября 1969 г .; получено 23 сентября 2010 года.
  15. ^ «Струйный насос или усилитель тяги», Патент США 3525474, 25 августа 1970 г.
  16. ^ Список патентов Ханса фон Охайна В архиве 2011-06-12 на Wayback Machine; получено в декабре 2009 года.
  17. ^ Bevilaqua интервью В архиве 2009-12-28 на Wayback Machine, извлечено из Инженерной газеты за декабрь 2009 г.
  18. ^ LM видео В архиве 2009-12-28 на Wayback Machine, получено из Инженерной газеты за декабрь 2009 г. Ссылка также на http://www.lockheedmartin.com/how/stories/f35_player.html[постоянная мертвая ссылка ]
  19. ^ Карен Огастон Филд, Мужчина с веером В архиве 2010-10-08 на Wayback Machine, Design News, 22 февраля 2004 г .; получено в январе 2010 года.
  20. ^ Андерсон, Джон Дэвид (2002). Самолет, история его техники. AIAA. п. 289. ISBN  1-56347-525-1.
  21. ^ "Auszeichnung - Ludwig-Prandtl-Ring". Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V. (на немецком). 1992 г.. Получено 2 августа 2020.
  22. ^ Спрекельмейер, Линда, редактор. Мы чтим: Международный зал аэрокосмической славы. Издательство Доннинг Ко., 2006 г. ISBN  978-1-57864-397-4.
  23. ^ "Ганс фон Охайн". Комиссия США по случаю столетия полетов. Получено 2 августа 2020.
  24. ^ «Ганс фон Охайн». Времена. Лондон, Великобритания. 6 апреля 1998 г. с. 23.
Общий

внешняя ссылка