Comodoro del aire Sir Frank Whittle , OM , KBE , CB , FRS , FRAeS [1] (1 de junio de 1907 - 8 de agosto de 1996) fue un ingeniero, inventor y oficial aéreo inglés de la Royal Air Force (RAF) . Se le atribuye haber inventado el motor turborreactor . Maxime Guillaume presentó una patente en 1921 para una invención similar que era técnicamente inviable en ese momento. Los motores a reacción de Whittle se desarrollaron algunos años antes que los del alemán Hans von Ohain , quien diseñó el primer motor turborreactor en volar (pero nunca operativo).
Whittle demostró aptitudes para la ingeniería e interés por volar desde una edad temprana. Al principio fue rechazado por la RAF pero, decidido a unirse a la fuerza, superó sus limitaciones físicas y fue aceptado y enviado a la Escuela de Capacitación Técnica No. 2 para unirse al Escuadrón No. 1 de Aprendices de Aeronaves Cranwell. Aprendió la teoría de los motores de avión y adquirió experiencia práctica en los talleres de ingeniería. Sus habilidades académicas y prácticas como aprendiz de aeronaves le valieron un lugar en el curso de formación de oficiales en Cranwell . Destacó en sus estudios y se convirtió en un consumado piloto. Mientras escribía su tesis, formuló los conceptos fundamentales que condujeron a la creación del motor turborreactor, obteniendo una patente sobre su diseño en 1930. Su desempeño en un curso de ingeniería para oficiales le valió una plaza en un curso posterior en Peterhouse , Cambridge . donde se graduó con Primera. [2] [3]
Sin el apoyo del Ministerio del Aire , él y dos militares retirados de la RAF formaron Power Jets Ltd para construir su motor con la ayuda de la firma británica Thomson-Houston . [4] A pesar de la financiación limitada, se creó un prototipo, que funcionó por primera vez en 1937. Después de este éxito, se generó interés oficial y se otorgaron contratos para desarrollar más motores, pero el estrés continuo afectó gravemente la salud de Whittle, lo que finalmente resultó en una crisis nerviosa. en 1940. En 1944, cuando se nacionalizó Power Jets, volvió a sufrir un ataque de nervios y renunció a la junta en 1946. [5]
En 1948, Whittle se retiró de la RAF y recibió el título de caballero . Se unió a BOAC como asesor técnico antes de trabajar como especialista en ingeniería en Shell , seguido de un puesto en Bristol Aero Engines . Después de emigrar a los Estados Unidos en 1976, aceptó el puesto de profesor de investigación NAVAIR en la Academia Naval de los Estados Unidos de 1977 a 1979. En agosto de 1996, Whittle murió de cáncer de pulmón en su casa de Columbia, Maryland. [6] En 2002, Whittle ocupó el puesto 42 en la encuesta de la BBC sobre los 100 británicos más grandes . [7]
Whittle nació en una casa adosada en Newcombe Road, Earlsdon , Coventry, Inglaterra, el 1 de junio de 1907, el hijo mayor de Moses Whittle y Sara Alice Garlick. [8] Cuando tenía nueve años, la familia se mudó a la cercana ciudad de Royal Leamington Spa , donde su padre, un ingeniero y mecánico práctico muy inventivo, [9] compró Leamington Valve and Piston Ring Company, que comprendía algunos tornos. y otras herramientas y un motor de gasolina monocilíndrico , en el que Whittle se convirtió en un experto. [2] [6] Whittle desarrolló una vena rebelde y aventurera, junto con un temprano interés en la aviación. [8]
Después de dos años asistiendo a la escuela Milverton, Whittle ganó una beca para una escuela secundaria que con el tiempo se convirtió en Leamington College for Boys , pero cuando el negocio de su padre fracasó no había suficiente dinero para mantenerlo allí. Rápidamente desarrolló habilidades prácticas de ingeniería mientras ayudaba en el taller de su padre y, siendo un lector entusiasta, pasó gran parte de su tiempo libre en la biblioteca de referencia de Leamington, leyendo sobre astronomía, ingeniería, turbinas y teoría del vuelo. [9] A la edad de 15 años, decidido a ser piloto, Whittle solicitó unirse a la RAF . [2]
En enero de 1923, después de haber aprobado el examen de ingreso de la RAF con una calificación alta, Whittle se presentó ante la RAF Halton como aprendiz de aeronaves . Duró sólo dos días: apenas un metro y medio de altura y con una pequeña medida de pecho, no pasó el examen médico. [2] Luego se sometió a un vigoroso programa de entrenamiento y una dieta especial ideada por un instructor de entrenamiento físico en Halton para fortalecer su físico, solo para fracasar nuevamente seis meses después, cuando le dijeron que no se le podía dar una segunda oportunidad. , a pesar de haber añadido tres centímetros a su altura y pecho. [8] Sin inmutarse, presentó su solicitud nuevamente bajo un nombre falso [ cita necesaria ] y se presentó como candidato en la Escuela No 2 de Capacitación Técnica RAF Cranwell . Esta vez pasó el examen físico y, en septiembre de ese año, 364365 Boy Whittle, F, comenzó su formación de tres años como mecánico de aviones en el Escuadrón No. 1 del Ala de Aprendices No. 4, RAF Cranwell, porque RAF Halton No. 1 La Escuela de Formación Técnica [9] no podía albergar a todos los aprendices de aviación en ese momento.
Whittle odiaba la estricta disciplina impuesta a los aprendices y, convencido de que no había esperanzas de convertirse en piloto, en un momento consideró seriamente desertar. [9] Sin embargo, durante sus primeros días como aprendiz de aviones (y en el Royal Air Force College Cranwell ), mantuvo su interés en los modelos de aviones y se unió a la Model Aircraft Society, donde construyó réplicas funcionales. La calidad de estos atrajo la atención del oficial al mando del Apprentice Wing, quien notó que Whittle también era un genio matemático. Quedó tan impresionado que en 1926 recomendó a Whittle para el entrenamiento de oficiales en RAF College Cranwell. [2]
Para Whittle, esta era la oportunidad de su vida, no solo para ingresar a las filas de comisionados sino también porque el entrenamiento incluía lecciones de vuelo en el Avro 504 . [2] Mientras estuvo en Cranwell se alojó en un bungalow en Dorrington . Al ser un ex aprendiz entre la mayoría de los ex alumnos de escuelas públicas , la vida como oficial cadete no fue fácil para él, pero aun así se destacó en los cursos y se fue solo en 1927 después de sólo 13,5 horas de instrucción, progresando rápidamente a Bristol Fighter y ganando reputación por sus temerarios vuelos bajos y acrobacias aéreas. [9]
Un requisito del curso era que cada estudiante tenía que presentar una tesis para graduarse: Whittle decidió escribir la suya sobre posibles desarrollos en el diseño de aeronaves, en particular vuelos a grandes altitudes y velocidades superiores a 500 mph (800 km/h). En Future Developments in Aircraft Design demostró que era poco probable que las mejoras incrementales en los motores de hélice existentes hicieran que ese vuelo fuera una rutina. En lugar de eso, describió lo que hoy se conoce como un motorjet ; un compresor de aire que utiliza un motor de pistón convencional para proporcionar aire comprimido a una cámara de combustión cuyo escape se utiliza directamente para el empuje; esencialmente un postquemador conectado a un compresor de aire impulsado por un motor de pistón. La idea no era nueva y se había hablado de ella durante algún tiempo en la industria, pero el objetivo de Whittle era demostrar que a mayores altitudes, la menor densidad del aire exterior aumentaría la eficiencia del diseño. Para vuelos de largo alcance, usando como ejemplo un avión correo que cruza el Atlántico, el motor pasaría la mayor parte del tiempo a gran altitud y, por lo tanto, podría superar a un motor convencional. [2] Según Whittle, "...llegué a la conclusión general de que si se combinaran velocidades muy altas con un largo alcance, sería necesario volar a una altura muy grande, donde la baja densidad del aire reduciría en gran medida la resistencia. en proporción a la velocidad." [10]
De los pocos aprendices aceptados en el Royal Air Force College, Whittle se graduó en 1928 a la edad de 21 años y fue nombrado oficial piloto en julio. [11] Ocupó el segundo lugar en su clase en el ámbito académico, ganó el Premio Andy Fellowes Memorial de Ciencias Aeronáuticas por su tesis y fue descrito como un piloto "excepcional o superior al promedio". [2] Sin embargo, su cuaderno de vuelo también mostraba numerosas advertencias en tinta roja sobre fanfarronería y exceso de confianza, [2] y debido a un vuelo peligroso en un Armstrong Whitworth Siskin fue descalificado del concurso de vuelo de final de semestre. [9]
Whittle continuó trabajando en el principio del motorjet después de su trabajo de tesis, pero finalmente lo abandonó cuando nuevos cálculos mostraron que pesaría tanto como un motor convencional del mismo empuje. Reflexionando sobre el problema, pensó: "¿Por qué no sustituir el motor de pistón por una turbina?" En lugar de utilizar un compresor impulsado por un motor de pistón para proporcionar aire comprimido al quemador, se podría utilizar una turbina para extraer algo de energía del escape y accionar un compresor, similar a un sobrealimentador . El empuje de escape restante alimentaría el avión. [12]
El 27 de agosto de 1928, el oficial piloto Whittle se unió al Escuadrón No. 111 , Hornchurch, volando Siskin III . Su continua reputación de vuelos bajos y acrobacias aéreas provocó una queja pública que casi lo llevó a un consejo de guerra. [13] Al cabo de un año fue destinado a la Escuela Central de Vuelo , en Wittering, para un curso de instructor de vuelo. Se convirtió en un instructor popular y talentoso, y fue seleccionado como uno de los participantes en una competencia para seleccionar un equipo para realizar la rutina de "vuelo loco" en la exhibición aérea de la Royal Air Force de 1930 en RAF Hendon . Destruyó dos aviones en accidentes durante los ensayos, pero salió ileso en ambas ocasiones. Después del segundo incidente, un enfurecido teniente de vuelo Harold W. Raeburn dijo furiosamente: "¿Por qué no tomas todos mis malditos aviones, los amontonas en medio del aeródromo y les prendes fuego? ¡Es más rápido!". [13]
Whittle mostró su concepto de motor alrededor de la base, donde atrajo la atención del oficial de vuelo Pat Johnson, ex examinador de patentes. Johnson, a su vez, llevó el concepto al comandante de la base. Esto puso en marcha una cadena de acontecimientos que casi llevaron a que los motores se produjeran mucho antes de lo que realmente ocurrió. [2]
Anteriormente, en julio de 1926, AA Griffith había publicado un artículo sobre compresores y turbinas, que había estado estudiando en el Royal Aircraft Establishment (RAE). Demostró que tales diseños hasta ese momento habían estado volando "estancados", y que al darle a las palas del compresor una sección transversal en forma de perfil aerodinámico, su eficiencia podría mejorarse dramáticamente. El artículo continuaba describiendo cómo la mayor eficiencia de este tipo de compresores y turbinas permitiría producir un motor a reacción, aunque consideró que la idea no era práctica y, en su lugar, sugirió utilizar la potencia como un turbohélice . En ese momento, la mayoría de los sobrealimentadores utilizaban un compresor centrífugo , por lo que el interés en el artículo era limitado.
Animado por su oficial al mando, a finales de 1929 Whittle envió su concepto al Ministerio del Aire para ver si sería de algún interés para ellos. Con poco conocimiento del tema, recurrieron a la única otra persona que había escrito sobre el tema y le pasaron el artículo a Griffith. Griffith parece haber estado convencido de que el diseño "simple" de Whittle nunca podría alcanzar el tipo de eficiencia necesaria para un motor práctico. Después de señalar un error en uno de los cálculos de Whittle, continuó comentando que el diseño centrífugo sería demasiado grande para uso aeronáutico y que usar el jet directamente para obtener energía sería bastante ineficiente. La RAF devolvió su comentario a Whittle, refiriéndose al diseño como "impracticable". [2]
Pat Johnson permaneció convencido de la validez de la idea e hizo que Whittle la patentara [14] en enero de 1930. Como la RAF no estaba interesada en el concepto, no lo declararon secreto, lo que significa que Whittle pudo conservar los derechos sobre la idea, que de otro modo habría sido de su propiedad. Johnson organizó una reunión con la británica Thomson-Houston (BTH), cuyo ingeniero jefe de turbinas parecía estar de acuerdo con la idea básica. Sin embargo, BTH no quería gastar las 60.000 libras esterlinas que costaría desarrollarlo, y este posible roce con el éxito inicial no llegó a más. [2]
En enero de 1930, Whittle fue ascendido a oficial de vuelo . [15] En Coventry, el 24 de mayo de 1930, Whittle se casó con su prometida, Dorothy Mary Lee, con quien más tarde tuvo dos hijos, David e Ian. [13] Luego, en 1931, fue destinado al Establecimiento Experimental de Aeronaves Marinas en Felixstowe como oficial de armamento y piloto de pruebas de hidroaviones, donde continuó publicitando su idea. Este puesto fue una sorpresa porque nunca antes había pilotado un hidroavión, pero aun así aumentó su reputación como piloto pilotando unos 20 tipos diferentes de hidroaviones, hidroaviones y anfibios. [9] [16]
Mientras estaba en Felixstowe, Whittle se reunió con la firma Armstrong Siddeley y su asesor técnico WS Farren . La empresa rechazó la propuesta de Whittle, dudando de que hubiera material disponible para soportar las altísimas temperaturas requeridas. La propuesta de turborreactor de Whittle requería un compresor con una relación de presión de 4:1, mientras que el mejor sobrealimentador actual sólo tenía la mitad de ese valor. Además de publicar un artículo sobre supercargadores, Whittle escribió The Case for the Gas Turbine . Según John Golley, "El documento contenía ejemplos de cálculos que mostraban el gran aumento de eficiencia que se podía obtener con la turbina de gas a gran altura debido a los efectos beneficiosos de la baja temperatura del aire. También contenía cálculos para demostrar el grado en que el rango Dependería de la altura con los aviones turborreactores". [17]
Se esperaba que cada oficial con una comisión permanente tomara un curso de especialización y, como resultado, Whittle asistió a la Escuela de Ingeniería de Oficiales de la RAF Henlow en 1932. Obtuvo un total del 98% en todas las materias en su examen de ingreso, lo que le permitió completar un curso abreviado de un año. Whittle recibió una Distinción en todas las materias, excepto en dibujo mecánico, donde fue descrito como "un estudiante muy capaz. Trabaja duro y tiene originalidad. Es apto para tareas experimentales". [18]
Su desempeño en el curso fue tan excepcional que en 1934 se le permitió tomar un curso de ingeniería de dos años como miembro de Peterhouse , la facultad más antigua de la Universidad de Cambridge , graduándose en 1936 con un Primero en Ciencias Mecánicas Tripos . [2] El 1 de febrero de 1934, fue ascendido al rango de teniente de vuelo . [19]
Aún en Cambridge, Whittle no podía permitirse pagar la tarifa de renovación de £ 5 por la patente de su motor a reacción cuando venció en enero de 1935, y debido a que el Ministerio del Aire se negó a pagarla, se permitió que la patente caducara. Poco después, en mayo, recibió correo de Rolf Dudley-Williams , que había estado con él en Cranwell en la década de 1920 y en Felixstowe en 1930. Williams organizó una reunión con Whittle, él mismo y otro militar de la RAF ya retirado, James. Tinling de Collingwood . Los dos propusieron una asociación que les permitiera actuar en nombre de Whittle para recaudar financiación pública para que el desarrollo pudiera seguir adelante. [2] [3] Whittle pensó que las mejoras a su idea original podrían patentarse, y señaló: "Su virtud radica enteramente en su peso extremadamente bajo y que funcionará en alturas donde la densidad atmosférica es muy baja". Esto llevó a que se presentaran tres especificaciones provisionales, ya que el grupo buscaba desarrollar un avión de propulsión a reacción. [20]
El acuerdo pronto dio sus frutos y, en 1935, a través del padre de Tinling, Whittle conoció a Mogens L. Bramson, un conocido ingeniero aeronáutico consultor independiente. [21] Bramson se mostró inicialmente escéptico, pero después de estudiar las ideas de Whittle se convirtió en un partidario entusiasta. [22] Bramson presentó a Whittle y sus dos asociados al banco de inversión OT Falk & Partners, donde tuvieron lugar conversaciones con Lancelot Law Whyte y ocasionalmente con Sir Maurice Bonham-Carter . [2] [23] La empresa tenía interés en desarrollar proyectos especulativos que los bancos convencionales no tocarían. Whyte quedó impresionado por Whittle, de 28 años, y su diseño cuando se conocieron el 11 de septiembre de 1935:
La impresión que causó fue abrumadora, nunca me había convencido tan rápidamente ni me había alegrado tanto de encontrar que uno alcanzaba los más altos estándares... Esto fue genio, no talento. Whittle expresó su idea con soberbia concisión: 'Los motores alternativos están agotados. Tienen cientos de piezas que se mueven de un lado a otro y no se pueden hacer más potentes sin volverse demasiado complicadas. El motor del futuro debe producir 2.000 CV con una sola pieza móvil: una turbina giratoria y un compresor.'
— Lancelot Law Whyte [24]
Sin embargo, OT Falk & Partners especificó que sólo invertirían en el motor de Whittle si tuvieran una verificación independiente de que era factible. [25] Financiaron una revisión de ingeniería independiente de Bramson (el histórico [23] "Informe Bramson" [25] [26] ), que se publicó en noviembre de 1935. Fue favorable y Falk luego acordó financiar a Whittle. [27] Con esto, el motor a reacción finalmente estaba en camino de convertirse en una realidad.
El 27 de enero de 1936, los directores firmaron el "Acuerdo de Cuatro Partes", creando " Power Jets Ltd", que se constituyó en marzo de 1936. Las partes eran OT Falk & Partners, el Ministerio del Aire, Whittle y, juntos, Williams y Tinling. Falk estuvo representado en la junta directiva de Power Jets por Whyte como presidente y Bonham-Carter como director (con Bramson actuando como suplente [28] ). [29] Whittle, Williams y Tinling retuvieron una participación del 49% de la empresa a cambio de que Falk and Partners aportara £2.000 con la opción de £18.000 adicionales dentro de 18 meses. [5] [30] Como Whittle todavía era un oficial de tiempo completo de la RAF y actualmente estaba en Cambridge, se le otorgó el título de "Ingeniero jefe honorario y consultor técnico". Al necesitar un permiso especial para trabajar fuera de la RAF, lo incluyeron en la Lista de tareas especiales y se le permitió trabajar en el diseño siempre que no fuera más de seis horas a la semana. [31] Sin embargo, se le permitió continuar en Cambridge durante un año realizando trabajos de posgrado, lo que le dio tiempo para trabajar en el turborreactor. [32]
El Ministerio del Aire todavía veía poco valor inmediato en el esfuerzo (lo consideraban una investigación de largo alcance [33] ), y al no tener instalaciones de producción propias, Power Jets celebró un acuerdo con los especialistas británicos en turbinas de vapor Thomson-Houston (BTH ) para construir una instalación de motores experimental en una fábrica de BTH en Rugby, Warwickshire . [34] El trabajo avanzó rápidamente y, a finales del año 1936, se finalizó el diseño detallado del prototipo y las piezas estaban en camino de completarse, todo dentro del presupuesto original de £ 2,000. [5] [35] Sin embargo, en 1936, Alemania también había comenzado a trabajar en motores a reacción ( Herbert A. Wagner en Junkers y Hans von Ohain en Heinkel ) y, aunque también tuvieron dificultades para superar el conservadurismo, el Ministerio de Aviación alemán (Reichsluftfahrtministerium ) se mostró más solidario que su homólogo británico. [36] Von Ohain solicitó una patente para un motor turborreactor en 1935, pero después de haber revisado y criticado anteriormente las patentes de Whittle, tuvo que limitar el alcance de su propia presentación. [37] En España, al piloto e ingeniero de las fuerzas aéreas Virgilio Leret Ruiz se le había concedido una patente para un motor a reacción en marzo de 1935, y el presidente republicano Manuel Azaña dispuso la construcción inicial de la fábrica de aviones Hispano-Suiza en Madrid en 1936, pero Leret fue ejecutado meses después por las tropas franquistas marroquíes tras comandar la defensa de su base de hidroaviones cerca de Melilla al inicio de la Guerra Civil Española . Sus planes fueron ocultos a los franquistas y entregados en secreto a la embajada británica en Madrid unos años más tarde, cuando su esposa, Carlota O'Neill , salió de prisión. [38] [39]
A pesar de los largos retrasos en su propio programa, la Luftwaffe se adelantó a los esfuerzos británicos en el aire por nueve meses. La falta de cobalto para las aleaciones de acero de alta temperatura significaba que los diseños alemanes siempre corrían el riesgo de sobrecalentarse y dañar sus turbinas. Las versiones de producción de aleación de baja calidad del Junkers Jumo 004 , diseñadas por el Dr. Anselm Franz y que propulsaban el Messerschmitt Me 262, normalmente duraban sólo entre 10 y 25 horas (más con un piloto experimentado) antes de quemarse; si se aceleraba demasiado rápido, el compresor se paraba y se perdía energía inmediatamente y, a veces, explotaba en el primer arranque. Más de 200 pilotos alemanes murieron durante el entrenamiento. Sin embargo, el Me 262 podía volar mucho más rápido que los aviones aliados y tenía una potencia de fuego muy eficaz. Aunque los Me 262 se introdujeron al final de la guerra, derribaron 542 [40] o más [41] aviones aliados y en un bombardeo aliado derribaron 32 de las 36 Fortalezas Voladoras Boeing B-17 . [42]
Anteriormente, en enero, cuando se formó la compañía, Henry Tizard , rector del Imperial College de Londres y presidente del Comité de Investigación Aeronáutica (ARC), había solicitado al Director de Investigación Científica del Ministerio del Aire que solicitara una reseña del diseño. El informe se transmitió una vez más a Griffith para que lo comentara, pero no se recibió hasta marzo de 1937, momento en el que el diseño de Whittle ya estaba avanzado. Griffith ya había comenzado la construcción de su propio diseño de motor de turbina y, tal vez para evitar manchar sus propios esfuerzos, devolvió una crítica algo más positiva. Sin embargo, siguió siendo muy crítico con algunas características, en particular el uso del propulsor a reacción. El Subcomité de Motores de ARC estudió el informe de Griffith y decidió financiar el esfuerzo de Griffith. [5] Ante esta asombrosa muestra de indiferencia oficial, Falk and Partners informaron que no podían proporcionar financiación más allá de £5.000. [5]
Sin embargo, el equipo siguió adelante y el motor Power Jets WU (Whittle Unit o WU) comenzó las pruebas el 12 de abril de 1937. Inicialmente, el WU mostró una tendencia alarmante a correr fuera de control, debido a problemas con la inyección de combustible. antes de que se alcanzaran velocidades estables. Sin embargo, en agosto, Whittle reconoció que se necesitaba un importante esfuerzo de reconstrucción para resolver el problema de la combustión y la eficiencia del compresor. [43]
El 9 de julio, Falk & Partners concedió a la empresa un préstamo de emergencia de 250 libras esterlinas. El 27 de julio expiró la opción de Falk, pero acordaron seguir financiando Power Jets mediante préstamo. También en julio, la estadía de posgrado de Whittle en Cambridge terminó, pero luego lo colocaron en la Lista de tareas especiales para que pudiera trabajar a tiempo completo en el motor. El 1 de noviembre, Williams, Tinling y Whittle tomaron el control de Power Jets. [5] Whittle fue ascendido a líder de escuadrón en diciembre. [44] [45] Tizard declaró que "va por delante" de cualquier otro motor avanzado que hubiera visto, y logró interesar al Ministerio del Aire lo suficiente como para financiar el desarrollo con un contrato por £ 5,000 para desarrollar una versión voladora. [46] Sin embargo, no fue hasta marzo de 1938 que se firmó un contrato, cuando Power Jets quedó sujeto a la Ley de Secretos Oficiales , limitando la capacidad de recaudar fondos adicionales. En enero de 1938, BTH invirtió 2.500 libras esterlinas. [47]
En diciembre de 1937, Victor Crompton se convirtió en el primer empleado de Power Jets, como asistente de Whittle. Debido a la naturaleza peligrosa del trabajo que se estaba llevando a cabo, el desarrollo se trasladó en gran medida de Rugby a la fundición Ladywood, ligeramente utilizada, de BTH en la cercana Lutterworth en Leicestershire en 1938. Las pruebas con un motor WU reconstruido comenzaron el 16 de abril de 1938 y continuaron hasta una falla catastrófica. de la turbina el 6 de mayo. Sin embargo, el motor funcionó durante 1 hora y 45 minutos y generó un empuje de 480 libras-fuerza (2100 N) a 13.000 rpm . El 30 de mayo de 1938 se inició otra reconstrucción del motor WU, pero utilizando diez cámaras de combustión para combinar con los diez conductos de descarga del compresor. Evitar una única cámara de combustión grande hizo que el motor fuera más ligero y compacto. Las pruebas comenzaron con esta tercera WU el 26 de octubre de 1938. [48]
Estos retrasos y la falta de financiación ralentizaron el proyecto. En Alemania, Hans von Ohain había solicitado una patente en 1935, que en 1939 dio lugar al primer avión a reacción volable del mundo , el Heinkel He 178 , propulsado por el Heinkel HeS 3 . [49] No hay duda de que los esfuerzos de Whittle habrían estado al mismo nivel o incluso más avanzados si el Ministerio del Aire hubiera mostrado un mayor interés en el diseño. Cuando estalló la guerra en septiembre de 1939, Power Jets tenía una nómina de sólo 10 empleados y las operaciones de Griffith en la RAE y Metropolitan-Vickers eran igualmente pequeñas.
El consumo de tabaco de Whittle aumentó a tres paquetes por día y sufría diversas dolencias relacionadas con el estrés, como frecuentes dolores de cabeza intensos, indigestión, insomnio, ansiedad, eccema y palpitaciones del corazón, [50] mientras que su peso se redujo a nueve kilos (126 lb / 57 kg). ). Para cumplir con sus jornadas laborales de 16 horas, inhalaba benzedrina durante el día y luego tomaba tranquilizantes y pastillas para dormir por la noche para compensar los efectos y permitirle dormir. Más tarde admitió que se había vuelto adicto a la benzedrina. [50] Durante este período se volvió irritable y desarrolló un temperamento "explosivo". [51]
El 30 de junio de 1939, Power Jets apenas podía permitirse el lujo de mantener las luces encendidas cuando personal del Ministerio del Aire realizó otra visita. Esta vez Whittle pudo hacer funcionar la tercera WU reconstruida a 16.000 rpm durante 20 minutos sin ninguna dificultad. Uno de los miembros del equipo fue el Director de Investigación Científica, David Randall Pye , quien salió de la manifestación completamente convencido de la importancia del proyecto. El Ministerio acordó comprar el WU y luego prestárselo de nuevo, inyectando dinero en efectivo, y realizó un pedido de una versión volable del motor, denominada Power Jets W.1 y Power Jets W.2 . Para entonces, el Ministerio tenía un contrato provisional con Gloster Aircraft Company para un avión sencillo específicamente para probar en vuelo el W.1, el monomotor Gloster E.28/39 . [46] [52]
Whittle ya había estudiado el problema de convertir el enorme WU en un diseño apto para volar, con lo que describió como objetivos muy optimistas, para propulsar un pequeño avión que pesa 2.000 libras con un empuje estático de 1.389 libras. [53] El empuje máximo diseñado para el El W.1 pesaba 5.500 N (1.240 libras de fuerza), mientras que el W.2 pesaba 7.100 N (1.600 libras de fuerza). El W.2 iba a volar en el caza bimotor Gloster Meteor , designado F. 9/40, pero el motor fue reemplazado por el W.2B, que tenía un empuje estático diseñado de 1.800 libras-fuerza (8.000 N). Se utilizó una versión experimental del W.1, denominada W.1X, como maqueta para la instalación del E.28. Un segundo E.28 estaba propulsado por el W.1A, que incorporaba características del W.2, como refrigeración por aire de la turbina y una entrada de compresor diferente. El 26 de marzo de 1940, el mariscal del aire Tedder incluyó el motor a reacción como potencial ganador de la guerra y le otorgó la prioridad asociada. [54]
Power Jets también pasó algún tiempo en mayo de 1940 diseñando el W.2Y, un diseño similar con un flujo de aire "directo" que resultó en un motor más largo y, lo que es más importante, un eje de transmisión más largo pero con un diseño algo más simple. Para reducir el peso del eje de transmisión tanto como fuera posible, el W.2Y utilizó un eje de gran diámetro y paredes delgadas, casi tan grande como el disco de la turbina, "estrechado" en cada extremo donde se conectaba a la turbina y al compresor.
En abril, el Ministerio del Aire emitió contratos para líneas de producción W.2 con una capacidad de hasta 3.000 motores por mes en 1942, pidiendo a BTH, Vauxhall y Rover Company que se unieran. Sin embargo, el contrato finalmente fue aceptado únicamente por Rover. [55] En junio, Whittle recibió un ascenso a comandante de ala . [56]
El 19 de julio de 1940, Power Jets abandonó sus esfuerzos por vaporizar combustible y adoptó el quemador atomizador controlado para la cámara de combustión, desarrollado por Isaac Lubbock de Asiatic Petroleum Company . En palabras de Whittle, "se puede decir que la introducción del sistema Shell marca el punto en el que la combustión dejó de ser un obstáculo para el desarrollo". El tamaño de Power Jets también aumentó con el esfuerzo de la Segunda Guerra Mundial , pasando de 25 empleados en enero de 1940 a 70 en septiembre de 1940. [57]
Mientras tanto, el trabajo continuó con la WU, que finalmente pasó por nueve reconstrucciones en un intento de resolver los problemas de combustión que habían dominado las pruebas. El 9 de octubre la WU volvió a funcionar, esta vez equipada con cámaras de combustión con quemadores atomizadores Lubbock o "Shell". [58] Los problemas de combustión dejaron de ser un obstáculo para el desarrollo del motor, aunque se inició un desarrollo intensivo de todas las características de las nuevas cámaras de combustión. [59]
En este punto estaba claro que el primer fuselaje de Gloster estaría listo mucho antes de que Rover pudiera entregar un motor. No dispuesto a esperar, Whittle improvisó un motor con piezas de repuesto y creó el W.1X ("X" de "experimental") que funcionó por primera vez el 14 de diciembre de 1940. [60] Poco después se presentó una solicitud de patente estadounidense fue fabricado por Power Jets para un "sistema de propulsión de aeronave y unidad de potencia" [61]
El motor W.1X impulsó el E.28/39 para pruebas de rodaje el 7 de abril de 1941 cerca de la fábrica de Gloucester, donde despegó en dos o tres saltos cortos de varios cientos de metros a unos dos metros del suelo. [6]
El W.1 definitivo de 850 lbf (3,8 kN ) de empuje funcionó el 12 de abril de 1941, y el 15 de mayo el E.28/39 propulsado por W.1 despegó de Cranwell a las 7:40 pm, voló durante 17 minutos y alcanzó una velocidad máxima de alrededor de 340 mph (545 km/h). Al final del vuelo, Pat Johnson, que había alentado a Whittle durante tanto tiempo, le dijo: "Frank, vuela". Whittle respondió: "Bueno, para eso estaba muy bien diseñado, ¿no?" [2] [62]
En cuestión de días, el avión alcanzaba los 600 km/h (370 mph) a 7.600 m (25.000 pies), superando el rendimiento de los Spitfire contemporáneos . El éxito del diseño era ahora evidente y, en 1941, Rolls-Royce , Hawker Siddeley , Bristol Airplane Company y De Havilland se interesaron en la propulsión de aviones con turbinas de gas. [63]
El énfasis en Whittle se expresó en una carta del 27 de mayo de 1941 a Henry Tizard :
La responsabilidad que recae sobre mis hombros es realmente muy pesada. Nos enfrentamos a dos alternativas: o ponemos un arma poderosa en manos de la Royal Air Force o, si no logramos obtener nuestros resultados a tiempo, podemos haber generado falsas esperanzas y haber provocado que se tomaran medidas que podrían privar a la Royal Air Force. Fuerza Aérea de cientos de aviones que tanto necesita. [64] [65]
A mediados de 1941, las relaciones entre Power Jets y Rover seguían deteriorándose. Rover había establecido una versión de la instalación de Power Jet en Waterloo Mill, asociada con su fábrica de Barnoldswick , cerca de Clitheroe . Rover estaba trabajando en una alternativa a las cámaras de combustión de "flujo inverso" de Whittle, mediante el desarrollo de una cámara de combustión y una rueda de turbina "directas". Rover se refirió al motor como B.26, autorizado por la Dirección de Desarrollo de Motores, pero mantenido en secreto hasta abril de 1942 por Power Jets, el Contralor de Investigación y Desarrollo y el Director de Investigación Científica. [66]
Anteriormente, en enero de 1940, Whittle había conocido al Dr. Stanley Hooker de Rolls-Royce , quien a su vez le presentó a Whittle al miembro de la junta directiva de Rolls-Royce y director de su fábrica de Derby, Ernest Hives (más tarde Lord Hives). Hooker estaba a cargo de la división de sobrealimentadores en Rolls-Royce Derby y era especialista en dinámica de fluidos . Ya había aumentado la potencia del motor de pistón Merlin mejorando su sobrealimentador. [67] Esta especialidad se adaptaba naturalmente a la aerotermodinámica de los motores a reacción, en la que la optimización del flujo de aire en el compresor, las cámaras de combustión, la turbina y el tubo de propulsión es fundamental. Hives acordó suministrar piezas clave para ayudar al proyecto. Además, Rolls-Royce construyó un banco de pruebas de compresores que ayudó a Whittle a resolver los problemas emergentes (flujo de aire inestable en el compresor) en el motor W.2. [68]
El 10 de diciembre de 1941, Whittle sufrió un ataque de nervios y dejó el trabajo durante un mes. [60] Sin embargo, a finales de enero de 1942, los Power Jets tenían tres motores W.2B, dos construidos por Rover. En febrero de 1942, comenzaron las pruebas de vuelo del motor W.1A en el E.28, que alcanzaba 430 mph (690 km/h) a 15.000 pies (4.600 m). El 13 de marzo de 1942, Whittle comenzó a trabajar en un rediseño del W.2B, denominado W.2/500. El 13 de septiembre de 1942, las pruebas de rendimiento del W.2/500 coincidieron con las predicciones y mostraron un empuje de 1.750 libras de fuerza (7.800 N) a máxima velocidad. En octubre de 1941, el Ministerio aprobó la construcción de una nueva fábrica en las afueras de Whetstone, Leicestershire . [69]
Desde el 3 de junio hasta el 14 de agosto de 1942, Whittle visitó los Estados Unidos. En la fábrica Lynn de General Electric , Whittle revisó el sobrealimentador Tipo I, el nombre clave de GE para su motor a reacción, basado en el W.1X de Power Jets. También se construiría una versión mejorada del W.2B, denominada I-16 , incorporando características del W.2/500. Whittle también recorrió el Bell Aircraft y los tres Bell XP-59A Airacomets , un caza bimotor propulsado por motores a reacción General Electric IA . Este caza despegó en octubre de 1942, un año y un día después de que GE recibiera el W.1X de Power Jets. [70]
El 11 de diciembre de 1942, Whittle se reunió con el Ministerio de Producción Aeronáutica, Wilfrid Freeman , y el mariscal del aire Linnell. Según Whittle, "dejó claro que definitivamente había decidido transferir Barnoldswick y Clitheroe a la dirección de Rolls-Royce". Spencer Wilks de Rover se reunió con Hives y Hooker en el pub "Swan and Royal", en Clitheroe, cerca de la fábrica de Barnoldswick. Por acuerdo con el Ministerio de Producción Aeronáutica [71] cambiaron la fábrica de aviones de Barnoldswick por la fábrica de motores de tanque de Rolls-Royce en Nottingham. Inmediatamente se aceleró el aumento de las pruebas y la producción. En enero de 1943, Rolls-Royce había alcanzado 400 horas de funcionamiento, diez veces más que el Rover del mes anterior, y en mayo de 1943, el W.2B pasó su primera prueba de desarrollo de 100 horas con 1.600 libras de fuerza (7.100 N). de empuje. [72]
Cuando Rolls-Royce se involucró, Ray Dorey, director del Centro de Vuelo de la compañía en el aeródromo Hucknall en el lado norte de Nottingham, tenía un motor Whittle W.2B instalado en la parte trasera de un bombardero Vickers Wellington . [73] [74] [75] La instalación fue realizada por Vickers en Weybridge. [76]
Whittle quería mejorar la eficiencia del motor a reacción a velocidades más bajas. Según Whittle, "quería 'desacelerar el jet', es decir, convertir un jet de baja masa y alta velocidad en un jet de gran masa y baja velocidad. La forma obvia de hacerlo era utilizar una turbina adicional para extraer energía del avión y utilizar esta energía para impulsar un compresor o ventilador de baja presión capaz de "respirar" mucho más aire que el propio motor del avión y forzar este aire adicional hacia atrás como un "chorro frío". El sistema completo se conoce como ' turbofán '." La primera realización se denominó aumento de empuje número 1, que consistía en un "ventilador de popa", o turbina adicional, en el escape del motor principal. En 1942, GE utilizó el Augmentor No 2, un sistema convencional de dos etapas con las aspas del ventilador externas a las aspas de la turbina, en el Convair 990 Coronado . Un aumentador número 3, conocido como "turbina de punta", tenía las aspas de la turbina fuera del ventilador. Un Augmentor No 4, en combinación con el W2/700, incluido un postquemador , fue el motor de diseño para el proyecto Miles M.52 . Según Whittle: "El primer intento de desarrollar un turboventilador propiamente dicho, es decir, tener el ventilador delante y sobrealimentar el motor central, fue el LR1, concebido como planta motriz de un bombardero cuatrimotor para operaciones en el Pacífico. El flujo de masa a través del El ventilador del LR1 debía haber sido de 3 a 4 veces mayor que el del motor central, es decir, la ' relación de derivación ' era de 2 a 3". Presentada en marzo de 1936, la patente principal de turbofan de Whittle, 471368, expiró en 1962. [77]
El trabajo de Whittle había causado una pequeña revolución dentro de la industria británica de fabricación de motores e, incluso antes de que volara el E.28/39, la mayoría de las empresas habían puesto en marcha sus propios esfuerzos de investigación. En 1939, Metropolitan-Vickers puso en marcha un proyecto para desarrollar un diseño de flujo axial como turbohélice , pero luego rediseñó el diseño como un jet puro conocido como Metrovick F.2 . [78] Rolls-Royce ya había copiado el W.1 para producir el WR.1 de baja calificación, pero luego dejó de trabajar en este proyecto después de hacerse cargo de los esfuerzos de Rover. [79] En 1941, de Havilland inició un proyecto de caza a reacción, el Spider Crab, más tarde llamado Vampire , junto con su propio motor para impulsarlo, [80] el Goblin de Frank Halford (Halford H.1). Armstrong Siddeley también desarrolló un diseño de flujo axial más complejo con un ingeniero llamado Heppner, [78] el ASX , pero invirtió el pensamiento de Vickers y luego lo modificó para convertirlo en un turbohélice, el Python . La Bristol Airplane Company propuso combinar motores a reacción y de pistón, pero abandonó la idea y se concentró en turbinas de hélice. [78]
Durante una demostración del E.28/39 a Winston Churchill en abril de 1943, Whittle propuso a Stafford Cripps , Ministro de Producción Aeronáutica, que se nacionalizara todo el desarrollo de aviones. Señaló que la empresa había sido financiada por inversores privados que ayudaron a desarrollar el motor con éxito, sólo para que los contratos de producción fueran para otras empresas. La nacionalización era la única manera de pagar esas deudas y garantizar un trato justo para todos, y estaba dispuesto a entregar sus acciones en Power Jets para que esto sucediera. En octubre, Cripps le dijo a Whittle que había decidido que una mejor solución sería nacionalizar únicamente Power Jets. [5] Whittle creía que había desencadenado esta decisión, pero Cripps ya había estado considerando la mejor manera de mantener un programa de aviones exitoso y actuar responsablemente con respecto a la importante inversión financiera del estado, mientras que al mismo tiempo quería establecer un centro de investigación que pudiera utilizar talentos de Power Jets y había llegado a la conclusión de que los intereses nacionales exigían la creación de un establecimiento de propiedad gubernamental. [81] El 1 de diciembre, Cripps informó a los directores de Power Jets que el Tesoro no pagaría más de 100.000 libras esterlinas por la empresa. [5]
En enero de 1944, Whittle fue nombrado Comandante de la Orden del Imperio Británico en los Honores de Año Nuevo . [82] En ese momento era capitán de grupo , habiendo sido ascendido de comandante de ala en julio de 1943. [83] Más tarde ese mes, después de nuevas negociaciones, el Ministerio hizo otra oferta de £ 135,500 por Power Jets, que fue aceptada a regañadientes después de que el Ministerio rechazó el arbitraje sobre el asunto. Como Whittle ya se había ofrecido a entregar sus acciones, no recibiría nada en absoluto, mientras que Williams y Tinling recibieron cada uno casi 46.800 libras esterlinas por sus acciones, y los inversores en efectivo o servicios obtuvieron un rendimiento tres veces superior a su inversión original. [84] Whittle se reunió con Cripps para objetar personalmente los esfuerzos de nacionalización y cómo se estaban manejando, pero fue en vano. Los términos finales se acordaron el 28 de marzo y Power Jets se convirtió oficialmente en Power Jets (Research and Development) Ltd, con Roxbee Cox como presidente, Constant de RAE, jefe de la división de ingeniería, y Whittle como asesor técnico jefe. El 5 de abril de 1944, el Ministerio envió a Whittle una recompensa de sólo 10.000 libras esterlinas por sus acciones. [5]
Desde finales de marzo, Whittle pasó seis meses en el hospital recuperándose de un agotamiento nervioso y renunció a Power Jets (R and D) Ltd en enero de 1946. En julio, la empresa se fusionó con la división de turbinas de gas de la RAE para formar National Gas Turbine Establishment (NGTE) en Farnborough y 16 ingenieros de Power Jets, siguiendo el ejemplo de Whittle, también dimitieron. [85]
En 1946, Whittle aceptó un puesto como asesor técnico en diseño y producción de motores para el controlador de suministros (aire); fue nombrado Comandante de la Legión de Mérito de Estados Unidos ; y fue nombrado Compañero de la Orden del Baño en 1947. Durante mayo de 1948, Whittle recibió un premio graciable de 100.000 libras esterlinas de la Comisión Real de Premios a Inventores en reconocimiento a su trabajo en el motor a reacción, y dos meses después Fue nombrado Caballero Comandante de la Orden del Imperio Británico . [2] [86]
Durante una gira de conferencias por los EE. UU., Whittle volvió a colapsar y se retiró de la RAF por motivos médicos el 26 de agosto de 1948, saliendo con el rango de comodoro aéreo . [2] [87] Se unió a BOAC como asesor técnico sobre turbinas de gas para aviones y viajó mucho durante los siguientes años, observando los desarrollos de motores a reacción en los Estados Unidos, Canadá, África, Asia y Medio Oriente. Dejó BOAC en 1952 y pasó el año siguiente trabajando en una biografía, Jet: The Story of a Pioneer . [88] Ese año recibió la Medalla Albert de la Royal Society of Arts .
Al regresar a trabajar en 1953, aceptó un puesto como especialista en ingeniería mecánica en Shell , donde desarrolló un nuevo tipo de taladro autopropulsado [88] impulsado por una turbina que funciona con el lodo lubricante que se bombea al interior del pozo durante la perforación. Normalmente, un pozo se perfora uniendo secciones rígidas de tubería y accionando el cabezal de corte haciendo girar la tubería desde la superficie, pero el diseño de Whittle eliminó la necesidad de una fuerte conexión mecánica entre la perforadora y el marco del cabezal, lo que permitió utilizar tuberías mucho más livianas. ser usado. Dio conferencias navideñas en la Royal Institution en 1954 sobre La historia del petróleo .
La perforación con turbina se utiliza mejor para perforar rocas duras a altas RPM de broca con brocas impregnadas de diamante, y se puede utilizar con un eje impulsor en ángulo para perforación direccional y perforación horizontal. Sin embargo, compite con los motores Moyno y cada vez más con los sistemas giratorios direccionales y vuelve a perder popularidad.
Whittle dejó Shell en 1957 para trabajar para Bristol Aero Engines , quien retomó el proyecto en 1961, [88] creando "Bristol Siddeley Whittle Tools" para desarrollar aún más el concepto. En 1966, Rolls-Royce compró Bristol Siddeley, pero las presiones financieras y la eventual quiebra debido a los sobrecostos del proyecto RB211 llevaron a la lenta liquidación y eventual desaparición del "turbo-perforador" de Whittle. El concepto finalmente reapareció en Occidente a fines de la década de 1980, importado de diseños rusos. (Rusia necesitaba la tecnología porque carecía de tubos de perforación de alta resistencia ).
Como parte de sus ideales socialistas , propuso la nacionalización de Power Jets; en parte porque vio que las empresas privadas se beneficiarían de la tecnología proporcionada gratuitamente durante la guerra. [89] En 1964 había abandonado sus creencias previamente socialistas, llegando incluso a lanzar un feroz ataque contra el candidato laborista en Smethwick. [90]
En 1960 recibió el título honorífico de doctor técnico. honoris causa, en el Instituto Noruego de Tecnología , más tarde parte de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología . [91]
En 1967, la Universidad de Bath le concedió el título honorífico (Doctor en Ciencias) . [92] Ese año, fue incluido en el Salón de la Fama Internacional del Aire y el Espacio . [93]
En 1987, la Universidad de Loughborough le otorgó un título honorífico (Doctor en Tecnología) . [94]
En 2017, fue incluido en el Salón de la Fama de la Aviación Nacional en Dayton, Ohio. [95]
Whittle recibió el premio Tony Jannus en 1969 por sus distinguidas contribuciones a la aviación comercial.
En 1976, su matrimonio con Dorothy se disolvió y se casó con la estadounidense Hazel S. Hall. Emigró a EE.UU. y al año siguiente aceptó el puesto de Profesor de Investigación NAVAIR en la Academia Naval de los Estados Unidos ( Annapolis, Maryland ). [88] Su investigación se concentró en la capa límite antes de que su cátedra se convirtiera en tiempo parcial de 1978 a 1979. El puesto a tiempo parcial le permitió escribir un libro de texto titulado Aerotermodinámica de turbinas de gas: con especial referencia a la propulsión de aviones , publicado en 1981. [ 2]
Habiendo conocido a Hans von Ohain por primera vez en 1966, Whittle lo volvió a encontrar en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson en 1978 mientras von Ohain trabajaba allí como científico jefe del Laboratorio de Aeropropulsión. Inicialmente molesto porque creía que el motor de von Ohain había sido desarrollado después de ver la patente de Whittle, finalmente se convenció de que el trabajo de von Ohain era, de hecho, independiente. [96] Los dos se hicieron buenos amigos y a menudo viajaban por los Estados Unidos dando charlas juntos.
En una conversación con Whittle después de la guerra, von Ohain afirmó: "Si te hubieran dado el dinero, habrías estado seis años por delante de nosotros. Si Hitler o Goering hubieran oído que hay un hombre en Inglaterra que vuela a 500 mph en un pequeño avión experimental y que está empezando a desarrollarse, es probable que la Segunda Guerra Mundial no hubiera llegado a existir." [97]
En 1986, Whittle fue nombrado miembro de la Orden del Mérito (Commonwealth). Fue nombrado miembro de la Royal Society y de la Royal Aeronautical Society , [2] y en 1991 él y von Ohain recibieron el premio Charles Stark Draper por su trabajo en motores turborreactores.
Whittle se volvió ateo poco a poco. [98]
Whittle murió de cáncer de pulmón el 9 de agosto de 1996, en su casa de Columbia, Maryland . Fue incinerado en Estados Unidos y sus cenizas fueron trasladadas en avión a Inglaterra, donde fueron colocadas en un monumento conmemorativo en una iglesia de Cranwell . [6] Hazel Whittle murió el 30 de julio de 2007 a la edad de 91 años.
{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: bot: estado de la URL original desconocido ( enlace ), sitio web de historia de la RAFAunque ocasionalmente había faltado a Church Parade, alguna vez había tenido creencias religiosas muy fuertes, pero éstas se habían erosionado hasta tal punto que había llegado a considerarse ateo. "Poco a poco", dijo, "me vi obligado a llegar a la conclusión de que mis creencias eran incompatibles con la enseñanza científica. Una vez que se sembraron las semillas de la duda, toda la estructura de mis antiguas creencias religiosas se derrumbó rápidamente y pasé al otro extremo.
