Frank Whittle

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British Royal Air Force Engineer and air officer (1907–1996)

Comodoro aéreo Sir Frank Whittle, OM, KBE, CB, FRS, FRAeS (1 de junio de 1907 - 8 de agosto de 1996) fue un ingeniero, inventor y oficial aéreo de la Royal Air Force (RAF) inglés. Se le atribuye la invención del 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 en funcionamiento).

Whittle demostró aptitudes para la ingeniería y un interés en volar desde una edad temprana. Al principio, la RAF lo rechazó, 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. Se le enseñó la teoría de los motores de aeronaves y adquirió experiencia práctica en los talleres de ingeniería. Sus habilidades académicas y prácticas como aprendiz de aeronave le valieron un lugar en el curso de formación de oficiales en Cranwell. Se destacó en sus estudios y se convirtió en un piloto consumado. Mientras escribía su tesis, formuló los conceptos fundamentales que llevaron a la creación del motor turborreactor, obteniendo una patente sobre su diseño en 1930. Su actuación en un avión de oficiales. El curso de ingeniería le valió un lugar en un curso adicional en Peterhouse, Cambridge, donde se graduó con un First.

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. A pesar de la financiación limitada, se creó un prototipo, que se puso en marcha por primera vez en 1937. El interés oficial se produjo después de este éxito, con contratos para desarrollar más motores, pero el estrés continuo afectó gravemente la salud de Whittle, lo que finalmente resultó en un nerviosismo. en 1940. En 1944, cuando se nacionalizó Power Jets, volvió a sufrir una crisis nerviosa y renunció a la junta en 1946.

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 con Shell, seguido de un puesto en Bristol Aero Engines. Después de emigrar a los EE. UU. 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. En 2002, Whittle ocupó el puesto 42 en la encuesta de la BBC de los 100 británicos más grandes.

Primeros años

El lugar de nacimiento de Whittle en Earlsdon, Coventry, Inglaterra. (foto 2007)

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. Cuando tenía nueve años, la familia se mudó a la cercana ciudad de Royal Leamington Spa, donde su padre, un ingeniero y mecánico práctico de gran inventiva, compró Leamington Valve and Piston Ring Company, que comprendía algunos tornos y otras herramientas y una sola -motor de gas de cilindro, en el que Whittle se convirtió en un experto. Whittle desarrolló una racha rebelde y aventurera, junto con un temprano interés por la aviación.

Después de dos años de asistir a Milverton School, Whittle ganó una beca para una escuela secundaria que, a su debido tiempo, se convirtió en Leamington College for Boys, pero cuando el negocio de su padre fracasó, no hubo suficiente dinero para mantenerlo allí. Rápidamente desarrolló habilidades prácticas de ingeniería mientras ayudaba en el taller de su padre y, siendo un lector entusiasta, pasaba gran parte de su tiempo libre en la biblioteca de referencia de Leamington, leyendo sobre astronomía, ingeniería, turbinas y teoría del vuelo. A la edad de 15 años, decidido a ser piloto, Whittle solicitó unirse a la RAF.

Ingresando a la RAF

En enero de 1923, después de haber aprobado el examen de ingreso a la RAF con una calificación alta, Whittle se presentó a la RAF Halton como aprendiz de aeronave. Duró solo dos días: con apenas metro y medio de estatura y con una medida de pecho pequeña, falló el examen médico. Luego se sometió a un vigoroso programa de entrenamiento y a una dieta especial ideada por un instructor de entrenamiento físico en Halton para fortalecer su físico, pero volvió a fallar seis meses después, cuando le dijeron que no se le podía dar una segunda oportunidad, a pesar de tener agregó tres pulgadas a su altura y pecho. Sin inmutarse, volvió a presentar su solicitud con un nombre falso y se presentó como candidato en la Escuela de Capacitación Técnica No. 2 RAF Cranwell. Esta vez pasó el examen físico y, en septiembre de ese año, 364365 Boy Whittle, F, comenzó su entrenamiento de tres años como mecánico de aeronaves en el Escuadrón No. 1 del Ala de Aprendices No. 4, RAF Cranwell, porque RAF Halton No. 1 La Escuela de Capacitación Técnica no pudo acomodar a todos los aprendices de aviones en ese momento.

Whittle odiaba la estricta disciplina impuesta a los aprendices y, convencido de que no había esperanza de convertirse en piloto, en un momento consideró seriamente desertar. Sin embargo, a lo largo de 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 Model Aircraft Society, donde construyó réplicas funcionales. La calidad de estos atrajo la atención del oficial al mando de 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 el RAF College Cranwell.

Para Whittle, esta era la oportunidad de su vida, no solo para ingresar a las filas comisionadas, sino también porque el entrenamiento incluía lecciones de vuelo en el Avro 504. Mientras estaba en Cranwell, se alojó en un bungalow en Dorrington. Siendo un ex-aprendiz entre la mayoría de ex-escolares públicos, la vida como oficial cadete no fue fácil para él, pero sin embargo sobresalió en los cursos y se fue solo en 1927 después de solo 13,5 horas de instrucción, progresando rápidamente al Bristol Fighter y ganando una reputación por su temerario vuelo bajo y sus acrobacias aéreas.

Un requisito del curso era que cada estudiante tenía que producir una tesis para graduarse: Whittle decidió escribir la suya sobre posibles desarrollos de diseño de aeronaves, en particular el vuelo a grandes altitudes y velocidades superiores a 500 mph (800 km/h). En Future Developments in Aircraft Design, mostró que era poco probable que las mejoras incrementales en los motores de hélice existentes hicieran tal rutina de vuelo. En cambio, describió lo que hoy se conoce como motorjet; un motor que usa un motor de pistón convencional para proporcionar aire comprimido a una cámara de combustión cuyo escape se usa directamente para el empuje, esencialmente un postquemador conectado a un motor de hélice. 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 un avión postal que cruza el Atlántico como ejemplo, el motor pasaría la mayor parte de su tiempo a gran altura y, por lo tanto, podría superar a un motor convencional. 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."

De los pocos aprendices aceptados en el Royal Air Force College, Whittle se graduó en 1928 a la edad de 21 años y fue comisionado como oficial piloto en julio. Ocupó el segundo lugar en su clase en aspectos académicos, ganó el Premio Conmemorativo Andy Fellowes de Ciencias Aeronáuticas por su tesis y fue descrito como un 'excepcional a superior al promedio'. piloto. Sin embargo, su bitácora de vuelo también mostraba numerosas advertencias en tinta roja sobre fanfarronería y exceso de confianza, y debido a que volaba de manera peligrosa en un Armstrong Whitworth Siskin, fue descalificado del concurso de vuelo de fin de trimestre.

Desarrollo del motor turborreactor

Whittle continuó trabajando en el principio del motor a reacción después de su tesis, pero finalmente lo abandonó cuando los cálculos posteriores 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 usar un motor de pistón para proporcionar el aire comprimido para el quemador, se podría usar una turbina para extraer algo de energía del escape y accionar un compresor similar a los que se usan para los supercargadores. El empuje de escape restante impulsaría la aeronave.

El 27 de agosto de 1928, el oficial piloto Whittle se unió al escuadrón n.º 111 de Hornchurch para pilotar Siskin III. Su continua reputación de vuelo bajo y acrobacias aéreas provocó una queja pública que casi lo lleva a ser juzgado por un consejo de guerra. Al cabo de un año, fue destinado a la Central Flying School, en Wittering, para un curso de instructor de vuelo. Se convirtió en un instructor popular y dotado, y fue seleccionado como uno de los participantes en una competencia para seleccionar un equipo para realizar el "vuelo loco" rutina 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 teniente de vuelo enfurecido, Harold W. Raeburn, dijo furioso: "¿Por qué no se lleva todos mis malditos aviones, los amontona en medio del aeródromo y les prende fuego? ¡#39;es más rápido!"

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 oficial al mando de la base. Esto puso en marcha una cadena de eventos que casi llevó a que los motores se fabricaran mucho antes de lo que realmente ocurrieron.

Anteriormente, en julio de 1926, A. A. Griffith había publicado un artículo sobre compresores y turbinas, que había estado estudiando en el Royal Aircraft Establishment (RAE). Demostró que tales diseños hasta este punto habían estado volando "paralizado", y que al dar a las palas del compresor una sección transversal en forma de perfil aerodinámico, su eficiencia podría mejorar drásticamente. El documento continuó describiendo cómo la mayor eficiencia de este tipo de compresores y turbinas permitiría producir un motor a reacción, aunque sintió que la idea no era práctica y, en cambio, sugirió usar la potencia como un turbohélice. En ese momento, la mayoría de los supercargadores usaban un compresor centrífugo, por lo que hubo un interés limitado en el artículo.

Animado por su oficial al mando, a finales de 1929, Whittle envió su concepto al Ministerio del Aire para ver si les interesaba. Con poco conocimiento del tema, recurrieron a la única otra persona que había escrito sobre el tema y le pasaron el documento a Griffith. Griffith parece haber estado convencido de que la frase 'simple' de Whittle el diseño nunca podría lograr el tipo de eficiencias necesarias para un motor práctico. Después de señalar un error en uno de los cálculos de Whittle, comentó que el diseño centrífugo sería demasiado grande para el uso de aeronaves y que usar el jet directamente como energía sería bastante ineficiente. La RAF devolvió su comentario a Whittle, refiriéndose al diseño como "impracticable".

Pat Johnson siguió convencido de la validez de la idea, e hizo que Whittle patentara la idea en enero de 1930. Dado que la RAF no estaba interesada en el concepto, no lo declaró secreto, lo que significa que Whittle pudo conservar los derechos de la idea, que de otro modo hubiera sido de su propiedad. Johnson organizó una reunión con British 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 roce potencial con el éxito inicial no fue más allá.

En enero de 1930, Whittle fue ascendido a oficial de vuelo. 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. 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. Esta publicación fue una sorpresa porque nunca antes había volado un hidroavión, pero sin embargo aumentó su reputación como piloto al volar unos 20 tipos diferentes de hidroaviones, hidroaviones y anfibios.

Mientras estuvo en Felixstowe, Whittle se reunió con la firma de Armstrong Siddeley y su asesor técnico W.S. Farren. La firma rechazó la propuesta de Whittle, dudando que hubiera material disponible para soportar las temperaturas muy altas requeridas. La propuesta de turborreactor de Whittle requería un compresor con una relación de presión de 4:1, mientras que el mejor sobrealimentador actual solo 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 en la 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 alcance dependería de la altura con aviones turborreactores."

Se esperaba que todos los oficiales con una comisión permanente tomaran un curso de especialización y, como resultado, Whittle asistió a la Escuela de Ingeniería para Oficiales de la RAF Henlow en 1932. Obtuvo un total del 98 % en todas las materias en su examen de ingreso, 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 adecuado para tareas experimentales."

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 universidad más antigua de la Universidad de Cambridge, y se graduó en 1936 con un First in the Mechanical Sciences Tripos. En febrero de 1934, había sido ascendido al rango de teniente de vuelo.

Power Jets Ltd

Aún en Cambridge, Whittle no podía pagar la tarifa de renovación de £ 5 por su patente de 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 un correo de Rolf Dudley-Williams, que había estado con él en Cranwell en la década de 1920 y Felixstowe en 1930. Williams concertó una reunión con Whittle, él mismo y otro militar de la RAF retirado, James Tinling de Collingwood. Los dos propusieron una asociación que les permitiera actuar en nombre de Whittle para reunir financiamiento público para que el desarrollo pudiera seguir adelante. Whittle pensó que las mejoras a su idea original podrían patentarse y señaló: "Su virtud radica completamente 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 propulsado por chorro.

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. Bramson inicialmente se mostró escéptico, pero después de estudiar las ideas de Whittle se convirtió en un partidario entusiasta. Bramson presentó a Whittle y sus dos socios al banco de inversión O.T. Falk &amperio; Partners, donde tuvieron lugar debates con Lancelot Law Whyte y ocasionalmente con Sir Maurice Bonham-Carter. La firma 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 hizo fue abrumadora, nunca he estado tan rápidamente convencida, o tan feliz de encontrar los más altos estándares cumplidos... Esto fue genial, no talento. Whittle expresó su idea con una excelente conciseness: 'Los motores de reciprocación están agotados. Ellos tienen cientos de partes se masturban hacia y hacia, y no pueden ser más poderosos sin llegar a ser demasiado complicados. El motor del futuro debe producir 2.000 CV con una parte en movimiento: una turbina giratoria y compresor. '

—Lancelot Law Whyte

Sin embargo, T.O. Falk &amperio; Los socios especificaron que solo invertirían en el motor de Whittle si tenían una verificación independiente de que era factible. Financiaron una revisión de ingeniería independiente de Bramson (El histórico "Informe Bramson" ), que se emitió en noviembre de 1935. Fue favorable y Falk accedió a financiar a Whittle. Con eso, el motor a reacción finalmente estaba en camino de convertirse en realidad.

El 27 de enero de 1936, los directores firmaron el "Acuerdo de cuatro partes", creando "Power Jets Ltd" que se incorporó en marzo de 1936. Las partes fueron O.T. Falk &amperio; Partners, el Ministerio del Aire, Whittle y, juntos, Williams y Tinling. Falk estuvo representado en la junta de Power Jets por Whyte como presidente y Bonham-Carter como director (con Bramson actuando como suplente). Whittle, Williams y Tinling retuvieron una participación del 49 % de la empresa a cambio de que Falk and Partners aportara 2000 libras esterlinas con la opción de otras 18 000 libras esterlinas en un plazo de 18 meses. Como Whittle todavía era un oficial de la RAF a tiempo completo 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, fue incluido 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. Sin embargo, se le permitió continuar en Cambridge durante un año haciendo trabajos de posgrado que le dieron tiempo para trabajar en el turborreactor.

El Ministerio del Aire seguía viendo poco valor inmediato en el esfuerzo (lo consideraban una investigación de largo alcance) y, al no tener instalaciones de producción propias, Power Jets firmó un acuerdo con los especialistas en turbinas de vapor British Thomson-Houston (BTH) para construir una instalación de motores experimentales en una fábrica de BTH en Rugby, Warwickshire. El trabajo avanzó rápidamente y, a fines 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. 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) los apoyó más que sus homólogo británico. 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 reducir el alcance de su propia presentación. En España, al piloto e ingeniero de la fuerza aérea 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 en la fábrica de aviones Hispano-Suiza en Madrid en 1936, pero Leret fue ejecutado. meses más tarde por las tropas marroquíes franquistas tras comandar la defensa de su base de hidroaviones cerca de Melilla al comienzo de la Guerra Civil española. Sus planes se ocultaron a los franquistas y se entregaron en secreto a la embajada británica en Madrid unos años más tarde, cuando su esposa, Carlota O'Neill, salió de prisión.

A pesar de los largos retrasos en su propio programa, la Luftwaffe venció 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 impulsaban el Messerschmitt Me 262, normalmente duraban solo entre 10 y 25 horas (más con un piloto experimentado) antes de agotarse; si se aceleraba demasiado rápido, el compresor se detenía y la energía se perdía de inmediato y, a veces, explotaba en su 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 efectiva. Aunque los Me 262 se introdujeron al final de la guerra, derribaron 542 o más aviones aliados y en un bombardeo aliado derribaron 32 de los 36 Boeing B-17 Flying Fortress.

Dificultad financiera

Anteriormente, en enero, cuando se formó la empresa, Henry Tizard, rector del Imperial College London y presidente del Comité de Investigación Aeronáutica (ARC), había instado al Director de Investigación Científica del Ministerio del Aire a solicitar una redacción del diseño. El informe se pasó una vez más a Griffith para que comentara, pero no se recibió hasta marzo de 1937, momento en el que el diseño de Whittle estaba bastante avanzado. Griffith ya había comenzado la construcción de su propio diseño de motor de turbina y, quizás 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 de propulsión a chorro. El Subcomité de Motores de ARC estudió el informe de Griffith y decidió financiar su esfuerzo en su lugar. Dada esta asombrosa muestra de indiferencia oficial, Falk and Partners notificó que no podían proporcionar fondos por encima de las 5.000 libras esterlinas.

Sin embargo, el equipo siguió adelante y el motor Power Jets WU (Whittle Unit, o W.U.) comenzó las pruebas el 12 de abril de 1937. Inicialmente, el motor W.U. mostró una tendencia alarmante a perder el control debido a problemas con la inyección de combustible antes de alcanzar velocidades estables. Sin embargo, en agosto, Whittle reconoció que se necesitaba un gran esfuerzo de reconstrucción para resolver el problema de la combustión y la eficiencia del compresor.

El 9 de julio, Falk & Partners le dio a la compañía un préstamo de emergencia de £250. El 27 de julio, la opción de Falk expiró, pero acordaron continuar 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 funciones 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. Whittle fue ascendido a líder de escuadrón en diciembre. Tizard lo pronunció "rayas adelante" de cualquier otro motor avanzado que había visto, y logró interesar al Ministerio del Aire lo suficiente como para financiar el desarrollo con un contrato de £ 5,000 para desarrollar una versión volable. Sin embargo, no fue hasta marzo de 1938 que se firmó un contrato, cuando los Power Jets quedaron sujetos a la Ley de Secretos Oficiales, lo que limita la capacidad de recaudar fondos adicionales. En enero de 1938, BTH invirtió 2.500 libras esterlinas.

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, en 1938 el desarrollo se trasladó en gran parte de Rugby a la fundición Ladywood de BTH, poco utilizada, en las cercanías de Lutterworth en Leicestershire. Las pruebas con un W.U. El motor comenzó el 16 de abril de 1938 y continuó 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. Otro W.U. La reconstrucción del motor se inició el 30 de mayo de 1938, pero utilizando diez cámaras de combustión para que coincidan con los diez conductos de descarga del compresor. Evitar una sola cámara de combustión grande hizo que el motor fuera más liviano y compacto. Las pruebas comenzaron con este tercer W.U. el 26 de octubre de 1938.

El Gloster E.28/39, el primer avión británico en volar con un motor turbojet

Estos retrasos y la falta de financiación retrasaron el proyecto. En Alemania, Hans von Ohain había solicitado una patente en 1935, que en 1939 condujo al primer avión a reacción volable del mundo, el Heinkel He 178, propulsado por el Heinkel HeS 3. No hay duda de que Whittle Los esfuerzos de 39 habrían estado al mismo nivel o incluso más avanzados si el Ministerio del Aire se hubiera interesado más en el diseño. Cuando estalló la guerra en septiembre de 1939, Power Jets tenía una nómina de solo 10 y las operaciones de Griffith en RAE y Metropolitan-Vickers eran igualmente pequeñas.

Whittle fumaba más de tres paquetes al día y padecía diversas dolencias relacionadas con el estrés, como frecuentes dolores de cabeza intensos, indigestión, insomnio, ansiedad, eczema y palpitaciones cardíacas, mientras que su peso se redujo a nueve stone (126 libras / 57 kg). Para cumplir con sus jornadas laborales de 16 horas, inhalaba Benzedrine 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 bencedrina. Durante este período se volvió irritable y desarrolló una actitud "explosiva" temperamento.

Suerte cambiante

El 30 de junio de 1939, los Power Jets apenas podían permitirse mantener las luces encendidas cuando el personal del Ministerio del Aire realizó otra visita. Esta vez, Whittle pudo ejecutar el tercer W.U. 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 demostración totalmente convencido de la importancia del proyecto. El Ministerio acordó comprar la W.U. y luego se lo prestó, inyectando 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 tentativo con Gloster Aircraft Company para un avión simple específicamente para probar en vuelo el W.1, el monomotor Gloster E.28/39.

Whittle ya había estudiado el problema de convertir la enorme W.U. en un diseño volable, con lo que describió como objetivos muy optimistas, para propulsar un pequeño avión que pesaba 2000 libras con un empuje estático de 1389 libras. El empuje máximo diseñado para el W.1 era de 1240 libras-fuerza (5500 N), mientras que que para el W.2, fue de 1600 libras de fuerza (7100 N) 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, teniendo un empuje estático diseñado de 1800 libras de fuerza (8000 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 Air Marshal Tedder incluyó al motor a reacción como un potencial ganador de la guerra y se le otorgó la prioridad asociada.

Power Jets también dedicó algún tiempo en mayo de 1940 a diseñar el W.2Y, un diseño similar con un diseño "directo" flujo de aire que dio como resultado 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, "cuello hacia abajo" en cada extremo donde se conecta a la turbina y el compresor.

En abril, el Ministerio del Aire emitió contratos para las líneas de producción W.2 con una capacidad de hasta 3000 motores por mes en 1942, solicitando a BTH, Vauxhall y Rover Company que se unieran. Sin embargo, el contrato finalmente fue asumido solo por Rover. En junio, Whittle recibió un ascenso a comandante de ala.

El 19 de julio de 1940, los Power Jets abandonaron el intento de vaporizar el combustible y adoptaron el quemador de atomización controlada 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 marcó el punto en el que la combustión dejó de ser un obstáculo para el desarrollo". El tamaño de los 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.

Rover

Mientras tanto, el trabajo continuó con la W.U., que finalmente pasó por nueve reconstrucciones en un intento por resolver los problemas de combustión que habían dominado las pruebas. El 9 de octubre, la W.U. corrió una vez más, esta vez equipado con Lubbock o "Shell" Cámaras de combustión con quemadores atomizadores. 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.

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" significa "experimental") que funcionó por primera vez el 14 de diciembre de 1940. posteriormente, Power Jets presentó una solicitud de patente estadounidense para un "sistema de propulsión y unidad de potencia de aeronaves"

El motor W.1X impulsó el E.28/39 para las pruebas de rodaje el 7 de abril de 1941 cerca de la fábrica en Gloucester, donde se elevó en el aire durante dos o tres saltos cortos de varios cientos de metros a unos seis pies del terrestre.

El W.1 definitivo de 850 lbf (3,8 kN) de empuje se realizó el 12 de abril de 1941, y el 15 de mayo, el E.28/39 con motor W.1 despegó de Cranwell a las 7:40 p. m. y voló durante 17 minutos y alcanzando una velocidad máxima de alrededor de 340 mph (545 km/h). Al final del vuelo, Pat Johnson, quien había alentado a Whittle durante tanto tiempo, le dijo: "Frank, vuela". Whittle respondió: 'Bueno, para eso estaba condenadamente bien diseñado, ¿no?'

En cuestión de días, la aeronave alcanzaba los 600 km/h (370 mph) a 7600 m (25 000 pies), superando el rendimiento de los Spitfire contemporáneos. El éxito del diseño ahora era 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.

El énfasis en Whittle se expresó en una carta del 27 de mayo de 1941 a Henry Tizard:

La responsabilidad que descansa sobre mis hombros es muy pesada. Nos enfrentamos a dos alternativas, ya sea colocamos un arma poderosa en las manos de la Real Fuerza Aérea o, si no logramos obtener nuestros resultados a tiempo, podríamos haber suscitado falsamente esperanzas y causado la adopción de medidas que puedan privar a la Real Fuerza Aérea de cientos de aviones que necesita gravemente.

El motor W2/700, o W.2B/23 como era conocido por el Ministerio del Aire. Fue el primer motor de producción británico, con los primeros modelos del Gloster Meteor.

A mediados de 1941, las relaciones entre Power Jets y Rover seguían deteriorándose. Rover había establecido una versión de la configuración de Power Jet en Waterloo Mill, asociada con su fábrica de Barnoldswick, cerca de Clitheroe. Rover estaba trabajando en una alternativa al sistema de flujo inverso de Whittle. cámaras de combustión, mediante el desarrollo de un sistema "directo" cámara de combustión y rueda de turbina. Rover se refirió al motor como el B.26, sancionado por la Dirección de Desarrollo de Motores, pero mantenido en secreto hasta abril de 1942, de Power Jets, el Controlador de Investigación y Desarrollo, y el Director de Investigación Científica.

Rolls-Royce

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 gerente de su fábrica de Derby, Ernest Hives (más tarde Lord Hives). Hooker estaba a cargo de la división de supercargadores en Rolls-Royce Derby y era especialista en dinámica de fluidos. Ya había aumentado la potencia del motor de pistón Merlin mejorando su sobrealimentador. Esta especialidad se adecuaba naturalmente a la aerotermodinámica de los motores a reacción, en los que la optimización del flujo de aire en el compresor, las cámaras de combustión, la turbina y la tubería de reacción es fundamental. Hives acordó suministrar piezas clave para ayudar al proyecto. Además, Rolls-Royce construyó un equipo de prueba de compresores que ayudó a Whittle a resolver los problemas emergentes (flujo de aire inestable en el compresor) en el motor W.2.

El 10 de diciembre de 1941, Whittle sufrió una crisis nerviosa y dejó el trabajo durante un mes. Sin embargo, a fines 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 alcanzó las 430 mph (690 km/h) a 15 000 pies (4600 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, mostrando un empuje de 1750 libras-fuerza (7800 N) a toda velocidad. En octubre de 1941, el Ministerio aprobó la construcción de una nueva fábrica en las afueras de Whetstone, Leicestershire.

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 Supercargador Tipo I, el nombre en clave de GE para su motor a reacción, basado en los Power Jets. W.1X. También se construiría una versión mejorada del W.2B, llamada I-16, que incorporaría características del W.2/500. Whittle también realizó una gira por Bell Aircraft y los tres Bell XP-59A Airacomets, un caza bimotor propulsado por motores a reacción General Electric I-A. Este caza despegó en octubre de 1942, un año y un día después de que GE recibiera los Power Jets' W.1X.

El 11 de diciembre de 1942, Whittle se reunió con el Ministerio de Producción Aeronáutica Wilfrid Freeman y el Air Marshal Linnell. Según Whittle, "Dejó en claro que definitivamente había decidido transferir Barnoldswick y Clitheroe a la gerencia de Rolls-Royce". Spencer Wilks de Rover se reunió con Hives y Hooker en el "Swan and Royal" pub, en Clitheroe, cerca de la fábrica de Barnoldswick. Por acuerdo con el Ministerio de Producción Aeronáutica, cambiaron la fábrica de aviones a reacción en Barnoldswick por la fábrica de motores de tanques de Rolls-Royce en Nottingham. El aumento de las pruebas y la producción se aceleró de inmediato. Para enero de 1943, Rolls-Royce había logrado 400 horas de funcionamiento, diez veces la cantidad de Rover del mes anterior, y en mayo de 1943, el W.2B pasó su primera prueba de desarrollo de 100 horas a 1600 libras-fuerza. (7.100 N) de empuje.

Cuando Rolls-Royce se involucró, Ray Dorey, gerente del centro de vuelo de la compañía en el aeródromo de Hucknall en el lado norte de Nottingham, hizo instalar un motor Whittle W.2B en la parte trasera de un bombardero Vickers Wellington.. La instalación fue realizada por Vickers en Weybridge.

Impacto continuo

Un motor de turbojet General Electric J31 (I-16) de corte basado en el W.1/W.2B

Whittle quería mejorar la eficiencia del motor a reacción a velocidades más bajas. Según Whittle, "quería 'reducir el engranaje', es decir, convertir un chorro de baja masa y alta velocidad en un chorro de alta masa y baja velocidad". La forma obvia de hacer esto era usar una turbina adicional para extraer energía del chorro y usar esta energía para accionar un compresor o ventilador de baja presión capaz de 'respirar'. mucho más aire que el propio motor a reacción y forzando este aire adicional hacia atrás como un "chorro frío". El sistema completo se conoce como 'turboventilador'." La primera realización se denominó como Aumentador de empuje n.º 1, que consistía en un "ventilador de popa", o turbina adicional, en el escape del motor principal. En 1942, GE utilizó el Augmentor n.º 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 Augmentor n.º 3, conocido como "turbina de punta", tenía las palas de la turbina fuera del ventilador. Un Augmentor No. 4, en combinación con el W2/700, incluido un dispositivo de poscombustión, fue el motor de diseño para el proyecto Miles M.52. Según Whittle, “El primer intento del turboventilador propiamente dicho, es decir, tener el ventilador delante y sobrealimentar el motor principal, fue el LR1 destinado a ser la central eléctrica de un bombardero cuatrimotor para operaciones en el Pacífico. El flujo másico a través del ventilador del LR1 debía haber sido 3-4 veces mayor que a través del motor central, es decir, la 'relación de derivación' fue 2-3." Presentada en marzo de 1936, la patente principal de turbofan de Whittle 471368 expiró en 1962.

El trabajo de Whittle había causado una revolución menor 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 establecido sus propios esfuerzos de investigación. En 1939, Metropolitan-Vickers estableció 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. 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. En 1941, De Havilland inició un proyecto de caza a reacción, el Spider Crab, más tarde llamado Vampire, junto con su propio motor para propulsarlo, Frank Halford's Goblin (Halford H.1). Armstrong Siddeley también desarrolló un diseño de flujo axial más complejo con un ingeniero llamado Heppner, el ASX pero invirtió Vickers' pensando y luego lo modificó en un turbopropulsor, el Python. La Bristol Airplane Company propuso combinar motores a reacción y de pistón, pero abandonó la idea y se concentró en las turbinas de hélice.

Nacionalización

Durante una demostración del E.28/39 a Winston Churchill en abril de 1943, Whittle le 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, solo para ver los contratos de producción ir a otras empresas. La nacionalización era la única forma 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 los Power Jets. Whittle creía que había desencadenado esta decisión, pero Cripps ya había estado considerando la mejor manera de mantener un programa exitoso de jets y actuar de manera responsable con respecto a la inversión financiera sustancial del estado, mientras que al mismo tiempo deseaba establecer un centro de investigación que pudiera usar Power Jets' talentos, y había llegado a la conclusión de que los intereses nacionales exigían la creación de un establecimiento de propiedad del Gobierno. El 1 de diciembre, Cripps aconsejó a Power Jets' directores que el Tesoro no pagaría más de 100.000 libras esterlinas por la empresa.

En enero de 1944, Whittle fue nombrado comandante de la Orden del Imperio Británico en los honores de Año Nuevo. En ese momento era capitán de grupo, habiendo sido ascendido de comandante de ala en julio de 1943. Más tarde ese mes, después de más negociaciones, el Ministerio hizo otra oferta de £ 135,500 por Power Jets, que fue aceptada a regañadientes después de que el Ministerio rechazara el arbitraje sobre el asunto. Dado que 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 triplicaron su inversión original. 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 of RAE Head of Engineering Division y Whittle como asesor técnico principal. El 5 de abril de 1944, el Ministerio envió a Whittle un premio de solo £ 10,000 por sus acciones.

Desde finales de marzo, Whittle pasó seis meses en el hospital recuperándose del 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 forman el Establecimiento Nacional de Turbinas de Gas (NGTE) en Farnborough, y 16 ingenieros de Power Jets, siguiendo el ejemplo de Whittle, también renunciaron.

Después de la guerra

Frank Whittle hablando con empleados del Laboratorio de Investigación de Propulsión de Vuelo (Ahora conocido como el Centro de Investigación Glenn de la NASA), EE.UU., en 1946

En 1946, Whittle aceptó un puesto como asesor técnico en diseño y producción de motores para controlador de suministros (aire); fue nombrado Comandante de la Legión al Mérito de los Estados Unidos; y fue nombrado Compañero de la Orden del Baño en 1947. Durante mayo de 1948, Whittle recibió un premio gratuito de £ 100,000 de la Comisión Real de Premios a los Inventores en reconocimiento a su trabajo en el motor a reacción, y dos meses más tarde él fue nombrado Caballero Comandante de la Orden del Imperio Británico.

Durante una gira de conferencias en los EE. UU., Whittle volvió a colapsar y se retiró de la RAF por motivos médicos el 26 de agosto de 1948, y se fue con el rango de comodoro aéreo. Se unió a BOAC como asesor técnico sobre turbinas de gas para aeronaves y viajó mucho durante los años siguientes, 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. Fue galardonado con la Royal Society of Arts' Albert Medal ese año.

Al volver a trabajar en 1953, aceptó un puesto como especialista en ingeniería mecánica en Shell, donde desarrolló un nuevo tipo de taladro autopropulsado accionado por una turbina que funciona con el lodo lubricante que se bombea al pozo durante la perforación. Normalmente, un pozo se perfora uniendo secciones rígidas de tubería y accionando el cabezal de corte girando la tubería desde la superficie, pero el diseño de Whittle eliminó la necesidad de una fuerte conexión mecánica entre el taladro y el marco del cabezal, lo que permite tuberías mucho más ligeras que se utilizarán. Dio las Conferencias de Navidad de la Royal Institution en 1954 sobre La historia del petróleo.

La perforación con turbina se usa mejor para perforar rocas duras a RPM de broca altas con brocas impregnadas de diamante, y se puede usar con un eje de transmisión en ángulo para perforación direccional y perforación horizontal. Sin embargo, compite con los motores moyno y cada vez más con los sistemas rotativos direccionales y vuelve a perder popularidad.

Whittle dejó Shell en 1957 para trabajar en Bristol Aero Engines, que retomó el proyecto en 1961 y creó "Bristol Siddeley Whittle Tools" para seguir desarrollando 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-taladro' 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 tubería de perforación de alta resistencia).

Como parte de sus ideales socialistas, propuso que se nacionalizaran los Power Jets; en parte porque vio que las empresas privadas se beneficiarían de la tecnología proporcionada gratuitamente durante la guerra. En 1964 había abandonado sus creencias socialistas anteriores, llegando incluso a lanzar un feroz ataque contra el candidato laborista en Smethwick.

En 1960 se le otorgó un título honorífico, doctor techn. honoris causa, en el Instituto Noruego de Tecnología, más tarde parte de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología.

En 1967, la Universidad de Bath le otorgó un título honorario (Doctor en Ciencias). Ese año, fue incluido en International Air & Salón de la Fama del Espacio.

En 1987, la Universidad de Loughborough le otorgó un Título Honorario (Doctor en Tecnología).

Vida posterior

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 ("Tommie"). Emigró a los EE. UU. y al año siguiente aceptó el puesto de profesor investigador de NAVAIR en la Academia Naval de los Estados Unidos (Annapolis, Maryland). Su investigación se concentró en la capa límite antes de que su cátedra pasara a ser de medio tiempo de 1978 a 1979. El puesto de medio tiempo le permitió escribir un libro de texto titulado Aerotermodinámica de turbinas de gas: con especial referencia a la propulsión de aeronaves, publicado en 1981.

Después de haber conocido a Hans von Ohain 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 Aero Propulsion Laboratory. Inicialmente molesto porque creía que el motor de von Ohain se había desarrollado después de ver la patente de Whittle, finalmente se convenció de que el trabajo de von Ohain era, de hecho, independiente. Los dos se hicieron buenos amigos y, a menudo, realizaban giras por los EE. UU. y daban charlas juntos.

En una conversación con Whittle después de la guerra, von Ohain dijo: "Si le hubieran dado el dinero, habría 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 se está desarrollando, es probable que la Segunda Guerra Mundial no se hubiera producido.

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, y en 1991 él y von Ohain recibieron el premio Charles Stark Draper por su trabajo en motores turborreactores.

Whittle se convirtió gradualmente en ateo.

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 a Inglaterra, donde fueron colocadas en un monumento en una iglesia en Cranwell. Lady Hazel Whittle murió el 30 de julio de 2007 a los 91 años.

Estilos y promociones

Air Commodore Frank Whittle en su escritorio

Memoriales

Estatua de Sir Frank Whittle bajo los arcos Whittle, Coventry
Whittle Arches y estatua, Coventry

Coventry, Inglaterra

memorial de Whittle en Lutterworth

Lutterworth, Inglaterra

Rugby, Inglaterra

Escultura Whittle, Rugby

En otro lugar

El memorial de Sir Frank Whittle en Farnborough Aerodrome