天上飛的 絕密箱子里的天空革命：美國如何“抄近道”闖入噴氣時代？

美國人是怎麼進入噴氣機時代的? 說出來你可能不信 美國第一臺噴氣發動機的研發之路 就是從這些箱子開始的 裏面裝的是一臺實驗性發動機 1941年秋 這臺發動機在高度保密的情況下 從英國空運至美國 這次運輸得追溯到幾周前 阿諾德將軍在華盛頓辦公室 開的一次會議 美國噴氣技術的故事 正是從這裏開始拉開序幕 這些是盟軍陣營裏 首款渦輪噴氣發動機的圖紙 由英國空軍上校 弗蘭克·惠特爾克服了無數困難才搞成的 當時軍方都覺得 噴氣推進技術潛力巨大 英國空軍部也把所有相關資料 都共享給了美國 通用電氣的工程師們 早就從美國國家航空諮詢委員會那兒 瞭解到渦輪噴氣發動機的核心 就是壓縮機和渦輪這倆部件 這件事也被列爲高度機密 畢竟當時意大利跟德國也在搞 要在短短六個月內 完成美國首臺噴氣發動機的 規劃設計與製造 這在常人看來幾乎不可能 但在戰時背景下 這些工程師們 有信心向政府做出這樣的承諾 因爲對他們而言 這個新問題其實並不陌生 在1903年美國康奈爾大學裏 有個叫桑弗德莫斯的年輕機械工程師 他的博士論文研究方向就是燃氣輪機 由於實驗過程中會產生較大噪音 還會伴隨煙霧與特殊氣味 他和他的研究設備 被安置在一棟小建築裏 完成康奈爾大學的學業 並獲得博士學位後 莫斯加入了通用電氣公司 與其他專家繼續深耕這一領域 後來通用電氣成立了專門的研究部門 除了燃氣輪機 還致力於各類渦輪機壓縮機 泵鍋爐及相關設備的研究 到1918年時 莫斯與同事們 已在渦輪機和壓縮機領域 積累了大量技術經驗 也正因如此 他被召往華盛頓 在那裏美國國家航空諮詢委員會 聯合莫斯博士 啓動了實用性渦輪增壓器的研發項目 美國陸軍航空隊 希望藉此提升一戰期間 戰鬥機的高空性能 1920年 美國陸軍藉助渦輪增壓器 將飛機的飛行高度記錄 提升至11000米 不過由於高空空際 過於稀薄 飛行員一度失去意識 飛機一路下墜了快9000多米 才勉強拉起 還有比利米切爾將軍 那場著名的實驗 這場實驗 第一次向世人證明了 空中力量的重要性 而這背後 其實是莫斯的渦輪增壓器在發力 當時米切爾的計劃是 讓飛機在4500米的高度投彈 這樣理論上能避開高射炮射程 爲了讓飛機在這個高度 能攜帶900公斤的炸彈 米切爾就給新的馬丁雙發轟炸機 裝了通用電氣的渦輪增壓器 結果這場實驗 直接改寫了航空時 二戰爆發後 美國陸軍航空隊 對渦輪增壓器的關注度大幅提升 很快 渦輪增壓器成爲 多款經典戰機的標準配置 包括共和公司的P-47雷電 洛克希德的P-38閃電 聯合飛機公司的B-24解放者 以及素有可靠老將之稱的 波音B-17飛行寶雷 若沒有渦輪增壓器 盟軍在歐洲開展的 高空日間戰略轟炸行動 根本無法實現 就連當時世界上威力最強大的武器 也是由配備渦輪增壓器的飛機攜帶的 因此 1941年面對研發噴氣發動機 這一與渦輪技術相關的新任務時 美國陸軍航空隊 自然再次選擇與通用電器合作 而通用電器也不負所托 在惠特爾發動機運抵美國前一個月 他們就已組建了一支核心骨幹團隊 祕密啓動了該項目 團隊中很多人是不知道研究方向的 整個項目涉及上千人 但真正知曉自己 在製造噴氣發動機的不足100人 發動機的設計與組裝工作 被安排在一棟完全獨立的建築內 全天24小時有重兵守衛 許多零部件在常規的增壓器部門生產 爲進一步保密 該項目被僞裝成新型渦輪增壓器研發 即用一個普通的生產編號標識 通用電器公司調動了所有資源支持該項目 依託這些資源 對惠特爾發動機進行了多項改進與優化 例如英國團隊曾因高溫問題 在渦輪葉片鍛造上屢屢受挫 但對通用電器的工程師們來說 這是他們在渦輪增壓器研發中 早已解決的老問題 此外英國發動機的液輪 曾因易開裂問題困擾不斷 而通用電器的熟練技工 當時已能批量生產數十萬件 適用於各類增壓器的優質液輪 美國先進的滾輪平衡技術 也爲噴氣發動機運行的穩定性 提供了重要支持 儘管項目規模龐大 設計部門衆多 但在整個研發過程中 沒有出現任何一次泄密事件 經過六個月晝夜奮戰 美國的第一臺噴氣發動機終於誕生 德國其實更早 逢奧海因設計的發動機 在1937年9月就已經誕生了 發動機成功運轉後 接下來要實現的就是飛行 貝爾公司其實同步設計規劃 並製造了適配這款新發動機的機型 貝爾XP-59A彗星 1942年10月1日 項目啓動後不到一年 這架飛機完成了首次飛行 雖然起步順利 但這場技術競賽考驗的是持久力 首臺發動機IA的推力約爲635公斤 不久後 推力更強的I16發動機問世 推力提升至726公斤 隨後登場的J33發動機推力 達到約1814公斤 1944年6月 配備J33發動機的洛克希德F80流星戰鬥機 完成首飛 從項目啓動到首飛同樣耗時不到一年 這款性能卓越的戰機創下了多項記錄 例如僅用四個半小時 就完成了美國東西海岸間的飛行 它也成爲美國首款投入實戰的噴氣式戰鬥機 隨後通用電器將發動機設計圖 共享給其他製造商 並開始批量生產J33發動機 以滿足F80的生產需求 英國的惠特爾發動機 與通用電器早期設計的發動機 均採用離心式壓縮機 就是空氣從中心進入 經旋轉被鏡像甩向外側 但事實上在接觸英國發動機之前 通用電器就已經聯合國家航空諮詢委員會 啓動了軸流式壓縮機的研發 這種壓縮機的特點是空氣沿直線向後流動 軸流式壓縮機不僅能提升發動機效率 處理更大體積的空氣 還不會增加發動機的直徑 經過長期研究 通用電器推出了配備軸流式壓縮機的J35發動機 這款發動機爲共和公司的F-84雷電 和道格拉斯的XP-43空中火箭提供動力 後者當時創下了每小時1030公里的官方世界速度記錄 諾斯羅普公司研製的100噸級飛翼式飛機 以及噴氣技術快速發展時期的多款其他飛機 均搭載了這種新型發動機 其中邁克唐納的F-H1鬼怪 是第一架在航母上起降的噴氣動力的戰鬥機 到1951年時 通用電器量產型噴氣發動機的推力 已超過2600公斤 由數千家供應商與分報商參與發動機零部件生產 最後再進行總裝 之後通用電器也爲多家航空公司的多款新型飛機提供動力 這份從歷史中生長出的技術力量 始終在以新的方式回應着人類對天空的嚮往 而天空沒有盡頭