Sir Frank Whittle

[Dave97]

Fu Sir Frank Whittle a far compiere all'aviazione il più grosso salto di qualità del XX secolo, dopo quello iniziale dei fratelli Wright.

E' vero che il turbogetto era stato inventato, nello stesso periodo, dal giovane ingegnere tedesco Pabst von Ohain e realizzato da Heinkel, ma il destino delle nazioni, facendo prevalere gli alleati occidentali sulla Germania nella seconda guerra mondiale, influenzò anche il destino delle invenzioni e degli inventori.

Sicché il turbogetto concepito e faticosamente realizzato da Whittle divenne il capostipite di quella numerosa famiglia di turbine a gas, che oggi fanno volare tutti gli aeroplani (tranne i più piccoli esemplari da turismo e da primo periodo) e hanno altre ) e hanno altre applicazioni navali e industriali.

Geniale, dotato di vasta cultura tecnica e di grande abilità manuale, tenace fino all'ostinazione, l'inventore inglese scomparso a 89 anni a Columbia Maryland, USA il 9 agosto 1996; portò al successo la sua iinvenzione nonostante le numerose difficoltà.Ciò anche perché fu favorito dalla sorte in molte occasioni, a cominciare da quella che lo fece diventare ufficiale pilota della RAF, sebbene fosse stato scartato alla prima visita medica per insufficienza toracica e bassa statura.

«Non voglio che si dimentichi che un tempo ho avuto qualche abilità come pilota»

scrive nella prefazione del suo libro "Jet" (Londra 1953); e aggiunge

«il fatto non è senza importanza e io ho sempre sostenuto che la mia esperienza di pilota ha contribuito immensamente al mio lavoro sul motore a getto».

Frank Whittle nacque a Coventry il 10 giugno 1907 in una famiglia di modeste condizioni: suo padre era un meccanico abile e ingegnoso, che nel 1916 si mise "in proprio" acquistando una piccola industria dal nome imponente, Leamington Valve and Piston Ring Company dove però, almeno agli inizi, costituiva da solo tutta la forza lavoro.

Fu lì che il piccolo Frank imparò a servirsi delle mani e delle macchine utensili, compreso il tornio.

Andava anche a scuola e vinse una borsa di studio che gli permise di andare a Leamington College.

Fu in quel periodo che incominciò ad appassionarsi all' aviazione, solo sui libri però, perché non aveva alcuna occasione di avvicinarsi a un aeroplano.

Nel 1922 provò ad arruolarsi nella RAF, respinto una prima volta alla visita medica, ritentò l'anno dopo, e nel 1923 entrava finalmente a Cranwell come allievo specialista.

Durante i tre anni di quel corso, in cui trovò anche il tempo e il modo di dedicarsi agli aeromodelli, il suo comandante lo segnalò per il corso allievi ufficiali piloti.

Dal 1926 al 1928 Whittle imparò a volare sull' Avro 504K a motore rotativo e sul caccia Bristol. Sul suo libretto un istruttore scrisse con inchiostro rosso:

«Over-confidence (ha troppa fiducia in se stesso).

Dà troppa importanza all'acrobazia e trascura la precisione; deve imparare a volare con più disciplina.

Vuol dare spettacolo e vola troppo basso».

Ma alla fine il giudizio fu molto positivo, classificandolo "al di sopra della media"

 

Prima idea del turbo getto

Ogni semestre gli allievi dovevano presentare una tesi; per il quarto semestre Whittle scelse come tema "Sviluppi futuri della progettazione degli aeroplani", in cui diceva fra l'altro che per raggiungere le alte velocità sarebbe stato necessario volare ad altissima quota, dove la resistenza dell'aria è minore; il motore a pistoni era inadatto per le alte velocità e Whittle proponeva la propulsione a razzo o per mezzo di eliche mosse da motori a turbina.

Sul momento la tesi non suscitò molto interesse.

Alla fine del corso Whittle, finalmente ufficiale pilota, fu assegnato al 111° Squadrone da caccia e poi divenne istruttore di volo, continuando a pensare a un nuovo propulsore per aeroplani.

Per qualche tempo pensò di utilizzare un motore a pistoni per azionare il compressore (soluzione adottata poi in Italia dall'ing. Campini), successivamente gli venne in mente che la soluzione ideale poteva essere una turbina, e pensò quindi di fare a meno dell'elica e di sfruttare per la propulsione la spinta del gas.

E' bene chiarire subito che Whittle non è l'inventore della turbina a gas, che esisteva già ma aveva scarse applicazioni pratiche, perché i compressori e le camere di combustione erano inadeguati.

Sugli aeroplani era impiegato già da tempo (era apparso in Francia nel 1916) il turbocompressore, una piccola turbina mossa dai gas di scarico che azionava un compressore centrifugo per compensare la minor densità dell'atmosfera alle alte quote.

Il motore a scoppio, specie se sovralimentato, è piuttosto complicato e le masse in moto alternativo (pistoni) sono un eterno problema: con il turbogetto il motore a combustione interna ripeteva ciò che era già accaduto al motore a vapore dove alla soluzione a cilindro e stantuffo inventata da Watt nel XVIII secolo si era sostituita la turbina inventata da Parson verso la fine del XIX.

Il turbogetto, un motore semplice e leggero, fu quindi quasi il frutto di un'evoluzione naturale; ma se concettualmente è molto semplice, la sua realizzazione fu resa difficile dall' altissima temperatura dei gas uscenti dalla camera di combustione e dall'altissima velocità di rotazione della turbina e del compressore.

In quegli anni si correva la Coppa Schneider, gara di velocità per idrovolanti, e nel 1928 De Bernardi su Macchi M.52R superava i 500 km l'ora; negli ambienti più informati si capiva che il sistema motore a pistoni/elica stava raggiungendo i limiti delle sue prestazioni.

Ma ancora nessuno dava retta a Whittle allorché parlava del suo motore a reazione e alcuni, anzi, lo consideravano un po' svitato; con la sola eccezione di un suo collega istruttore, C.F.S. Johnson, che nella vita civile era un esperto di brevetti.

Con lui il giovane inventore preparò i documenti per la domanda di brevetto del turbogetto, che fu presentata il 16 gennaio 1930.

Il ministero dell' aria ne fu informato.

Ma considerando l'invenzione di nessun interesse, non la fece mettere neppure sulla secret list. Il che comportava che il brevetto sarebbe stato reso pubblico in tutto il mondo diciotto mesi dopo la concessione.

Dopo un rischioso periodo da pilota di portaerei, durante il quale eseguì numerosi lanci con la catapulta di cui ne studiò e propose un nuovo tipo (che non fu accettato), Whittle fu inviato presso l'Università di Cambridge per frequentare i corsi di laurea in ingegneria meccanica.

Fu questa una svolta essenziale nella sua vita, che gli consentì di mettere finalmente una solida base culturale sotto le sue capacità pratiche di inventore.

 

Il brevetto scaduto

Nel gennaio 1935 venne a scadenza il suo brevetto preso nel 1930, per rinnovarlo occorrevano 5 sterline; il ministero dell'aria informò Whittle che non avrebbe pagato quella somma.

Cinque sterline, anche se allora valevano molto più di adesso, non erano poi una cifra astronomica per un ufficiale pilota: il fatto che l'inventore abbia lasciato scadere il brevetto dimostra fino a qual punto avesse perduto le speranze di vedere realizzata la sua invenzione. Forse, come gli avevano detto in tanti, aveva precorso i tempi: la metallurgia non era in grado di fornire palette di turbina in grado di resistere al calore e allo sforzo.

E da buon tecnico qual era riconosceva che l'obiezione era fondata.

Ma nel maggio dello stesso anno gli arrivò una lettera che avrebbe cambiato la sua vita.

Un suo compagno di corso di Cranwell gli scriveva che un uomo "molto importante" in una grossa industria aveva dimostrato un vivo interesse per quell'invenzione relativa all'aeroplano senza elica.

Whittle, senza molte speranze, decise di provare.

L'uomo molto importante era tal J.C.B. Tinling, ex ufficiale pilota, che aveva dovuto abbandonare l'aeronautica in seguito a un incidente di volo che l'aveva lasciato invalido.

Si intesero presto, il brevetto fu rinnovato con qualche modifica e formarono nel marzo 1936 una società che si chiamava Power Jets Ltd., con un capitale di 10.000 sterline.

Whittle ebbe le qualifiche di Honorary Chief Engineer e consulente tecnico.

Il ministero dell' aria stabilì senza ombra di dubbio che, in qualità di ufficiale in servizio permanente, avrebbe potuto dedicarsi alla sua invenzione soltanto nel tempo libero.

Cominciò poi una collaborazione con la British Thomson Houston, che produsse il primo motore a getto quasi gratis.

I problemi metallurgici e di combustione erano tremendi; a complicare le cose ci si mise l'IRA, l'organizzazione dei terroristi irlandesi, che nel 1938 fece esplodere un certo numero di bombe. La polizia era molto insospettita da quel nucleo di persone che lavorava in segreto su un progetto, di cui non era consentito rivelare nulla se non a pochissimi autorizzati a saperlo.

Con un po' di fortuna e forse con un intervento in alto loco, Scotland Yard fu placata e non diede altre preoccupazioni.

Il motore cominciò a funzionare nell'aprile 1937, precedendo quello tedesco, che girò per la prima volta in una notte del settembre dello stesso anno; il destino dei due turbogetti è parallelo ma presenta importanti differenze che è opportuno sottolineare.

Pabst von Ohain ebbe la fortuna di convincere Ernst Heinkel della bontà del suo progetto in occasione del suo primo incontro con lui, nel marzo 1936.

Heinkel, che era un geniale industriale aeronautico e anche un uomo onesto, sfruttò l'invenzione del giovane berlinese, assistente di fisica all'Università di Gottigan, impegnando nella difficile realizzazione di quel progetto le imponenti risorse della sua industria, senza però liquidare l'inventore, affidandogli responsabilità e lasciandogli la sua parte di gloria e di compenso materiale.

Whittle, mentre da un lato aveva una visione di prima mano dei problemi aeronautici, dall'altro dovette lottare contro una quantità di ostacoli e limitazioni e non ebbe dietro di sé l'indispensabile organizzazione tecnico-scientifica e la potenza finanziaria di una grande industria, se non quando entrò in campo la Rolls-Royce nel giugno 1941.

 

Il primo volo

Nel 1940 il ministero dell' aria cominciava a mostrare un maggiore interesse a fornire aiuti economici, ordinando alla Power Jets un secondo motore, il W.2, e alla Gloster Aircraft Company un aereo sperimentale per tentare il primo volo a getto: fu il Gloster F.28/39, che volò per la prima volta il 15 aprile 1941.

Sebbene l'Heinkel He.178 avesse già volato, fu comunque una gran soddisfazione per Whittle vedere la sua creatura nell'aria.

L'amico Pat Johnson, quello che aveva fatto brevettare la sua invenzione del 1930, gli batté una mano sulla spalla e gli disse «Frank, il tuo aeroplano vola», al che Whittle rispose:

«Well, that was what it was bloody well designed to do, wasn't it?», che si potrebbe tradurre, smorzando i toni, «non era forse stato progettato per questo?».

Il primo volo a getto fu indubbiamente una grande vittoria per tutti coloro che avevano creduto nel nuovo tipo di propulsore, specialmente per quelli che ci avevano lavorato senza risparmiarsi; ma non era un punto di arrivo e non rappresentava la fine delle difficoltà.

Anzi, si può dire che le difficoltà cominciavano proprio allora, trattandosi di passare da un prototipo di motore sperimentale a un propulsore capace di fornire una spinta adeguata agli usi bellici, adatto ad essere prodotto in serie, e tanto sicuro da convincere lo stato maggiore della RAF a dirottare sulla sua produzione le risorse impegnate a potenziare i reparti e a reintegrare le perdite degli aerei convenzionali.

Il W.1 dava 800 libbre di spinta, bisognava arrivare al doppio.

Whittle si mise subito a progettare il W.2, da 1.600 libbre, che sarebbe stato montato sul primo caccia a reazione, il Gloster F.9/40, che poi fu battezzato "Meteor" e fu ordinato dal ministero dell' aria nel settembre 1940.

Ma questo motore prima di raggiungere la massima potenza impazziva, presentando il fenomeno del "surging" (stallo al compressore); la direzione del flusso si rovesciava, gas caldi e persino fiamme tornavano indietro sul compressore.

Il motore rischiava di distruggersi.

C'erano poi gli eterni problemi delle palette, che continuavano a rompersi.

Era chiaro che la piccola ditta Power Jets non aveva i mezzi per fronteggiare questi problemi, intervennero quindi la Rover e la Rolls-Royce che, grazie al buon senso e alla lealtà di Stanley Hooker, non misero da parte Whittle, ma tennero sempre .nel massimo conto il suo apporto e i suoi consigli.

L'inventore lasciò la realizzazione del W.2 alla Rolls-Royce e si mise a progettare il W2/500 e il W2/700, da cui poi derivarono il Derwent e il Nene.

Nel maggio 1943 il W2.B raggiunse le 1.600 libbre di spinta e le mantenne per 100 ore.

Nel 1943 Frank Whittle fu promosso Air Commodore e l'anno successivo egli ebbe la soddisfazione di sapere che i "Meteor" del 616° Squadrone stavano facendo strage delle bombe volanti tedesche V 1

 

In America

Intanto, nel settembre del '41, tre persone della Power Jets avevano attraversato l'Atlantico in aeroplano, un fatto eccezionale in quell'epoca, per portare in America una serie completa di disegni costruttivi del motore W2.B.

Anche Whittle andò in America; vi giunse in idrovolante il4 giugno 1942.

In quell' occasione la General Electric decise di produrre un nuovo motore, simile al W2/500, che in quel periodo sviluppò al banco 1.750 lb di spinta.

La versione americana del W.2, chiamata 1-16, fu montata sul bimotore Bell XP-59, che fece il primo volo nell'ottobre 1942, prima del "Meteor" britannico.

La General Electric si mise subito a progettare un turbogetto con compressore assiale da 4.000 lb di spinta, che divenne poi il TG-180.

Più faticoso era convincere i progettisti inglesi e pensare in termini di aviogetti; i più famosi, cioè Sydney Camm, che aveva fra l'altro progettato l "'Hurricane", e Joe Smith, che alla Supermarine aveva preso il posto di Mitchell, erano impegnati fino al collo per migliorare le prestazioni degli aerei affermati, come "Hurricane, "Spitfire", "Tempest". e "Typhoon".

Sir Roy Fedden, capo della divisione motori della Bristol, scrisse che i caccia di quel tipo avrebbero potuto raggiungere le 400 mph (644 km/h) al livello del mare con un motore a pistoni. In quell'epoca la velocità era il requisito più importante per gli aerei da caccia.

Stanley Hooker della Rolls-Royce dimostrò che per raggiungere quelle velocità ci voleva un motore della potenza di 4.000 HP, il doppio di quelli allora in produzione, e dato che la potenza fornita da un cilindro non poteva superare i limiti già raggiunti per difficoltà di raffreddamento, il numero dei cilindri sarebbe dovuto salire a 36, decisamente troppi, «d'altra parte il motore Whittle poteva esser portato a 2.000 lb di spinta, e con quello il "Meteor " avrebbe potuto facilmente raggiungere le 500 mph (804 km/h) al livello del mare».

Previsione puntualmente verificata.

Il "Meteor" nell'ottobre 1945 portò il record mondiale di velocità a 606 mph e il 7 settembre 1946 a 615 mph (990 km/h).

Ai comandi c'era il Group Capt. E.M. Donaldson; i motori erano Derwent V da 3.500 lb di spinta e pesavano appena 1.250 libbre.

Si era già in zona transonica; venti giorni dopo quel record il velivolo da ricerca De Havilland "Swallow", pilotato da Geoffrey De Havilland jr., capo pilota collaudatore della ditta, si disintegrava in volo sull'estuario del Tamigi mentre tentava di stabilire un nuovo primato di velocità.

Un'illustre vittima del "muro del suono", i cui fenomeni erano ancora troppo poco conosciuti

 

Il jet in guerra

Ma stiamo precorrendo i tempi: abbiamo detto che i "Meteor" abbatterono alcune "bombe volanti" V1.

Muniti di motore Derwent (uno sviluppo del W2.B che forniva 2.000 lb di spinta), i "Meteor" III furono impiegati in guerra nel 1944 e aiutarono Montgomery nella sua avanzata attraverso l'Olanda fino al Reno.

Ma la presenza degli aviogetti sui fronti di guerra da parte alleata fu trascurabile, mentre quella tedesca fu molto importante.

Il 28 luglio 1944 cinque aereirazzo "Komet" Me.163 attaccarono una formazione di bombardieri americani, infliggendo loro delle perdite.

Quel tipo di aeroplano però era più pericoloso per chi lo pilota va che per i nemici e aveva cinque minuti di autonomia il che, pur raggiungendo gli 800 km/h, non era abbastanza

Ben diverso il caso dei Me.262, bireattori di cui furono costruiti ben 1.294 esemplari.

Nelle ultime settimane della guerra furono muniti di razzi aria-aria.

Racconta l'asso tedesco Galland che un solo colpo giusto di questi razzi bastava per far precipitare un quadrimotore.

Ma era troppo tardi per rovesciare le sorti della guerra e intaccare sensibilmente la preponderante superiorità aerea alleata.

Fu proprio questa superiorità che tolse ogni fretta agli alleati nella realizzazione di aerei a getto da inviare in combattimento.

Pochi mesi dopo la fine della guerra un paio di aerei a reazione tedeschi furono portati in Gran Bretagna e presentati a Farnborough agli esperti britannici, fra cui Whittle.

Quando il Me .262 decollò, mangiandosi quasi tutta la pista nella corsa di decollo e passando di misura sulle cime degli alberi, il Wing Commander A.E. Louks, che stava vicino a Whittle, osservò: «Adesso capisco perché Hitler voleva estendere il Terzo Reich».

Whittle notò che i tedeschi erano stati penalizzati dalla mancanza di metalli adatti alla produzione di palette di turbina e cercarono di compensare questa inferiorità raffreddando con aria le palette stesse (un accorgimento cui oggi tutti ricorrono).

La necessità di mettere presto in linea i nuovi aeroplani costrinse i tedeschi, notava Whittle, «a imbarcarsi nella produzione industriale prima di aver raggiunto quello stato di sviluppo che noi avremmo considerato soddisfacente;essi ridussero il fattore sicurezza».

 

Ai comandi

Sul "Meteor" Whittle poté levarsi finalmente la soddisfazione di pilotare un aereo a reazione; fino ad allora gli era stato impedito, in quanto la sua vita era troppo preziosa perché si potesse rischiarla senza assoluta necessità.

Accadde nel mese di ottobre 1945.

Era un "Meteor" I con due motori W2/700 della Power Jets.

Lo fece di straforo, senza chiedere alcuna autorizzazione.

Ma lasciamo la parola a lui.

«Il mattino del 19 ottobre mi recai al nostro campo d'aviazione di Bruntingthorpe per fare una delle mie solite ispezioni.

Sentii improvvisamente l'impulso di fare alcune prove di rullaggio col "Meteor".

Dopo una ventina di minuti me ne andai al lunch, poi tornai al campo.

Dopo due voli su un "Tiger Moth", decisi di fare altre prove di rullaggio.

Avevo una buona familiarità con gli strumenti e i comandi e, spinto l'aeroplano fino alla velocità di decollo, cedetti alla tentazione e decollai.

Atterrai dopo pochi minuti a velocità contenuta.

Quella esperienza mi dette molta soddisfazione, perché avendo fatto solo un paio d'ore di volo su piccoli aerei da scuola nei dodici mesi precedenti, mi trovai molto più a mio agio su quell'aeroplano di quanto non mi sarei aspettato, e anche perché quel "Meteor" montava due motori W.2/700 progettati e costruiti dalla Power Jets.

Le occasioni in cui un progettista di motori ha pilotato un aeroplano mosso dai suoi propulsori debbono essere state molto poche dopo i voli dei fratelli Wright nel 1903.

Tre giorni dopo ho pilotato nuovamente il "Meteor": questa volta il volo è durato 45 minuti e ho raggiunto quote e velocità più alte.

Mi ha fatto molto impressione la semplicità dei comandi, la completa assenza di vibrazioni, la grande visibilità».

Whittle andò in pensione nel 1948, per ragioni di salute.

Subito dopo gli fu assegnato un premio di 100.000 sterline dalla commissione per i premi agli inventori e il titolo di Sir.

Ebbe poi altre onorificenze, divenne membro della Royal Society e della Royal Aeronautical Society.

Si trasferì in America nel 1976.

Veniva talvolta a Farnborough e lì mi capitò di vederlo vicino a uno degli immensi motori pronipoti del suo W.1

 

Rivista Aeronautica 4/ 1997

[NAVIGATORE]

ottimo testo, grazie

[Pete57]

Condivido l'opinione di NAVIGATORE.

 

Un unico appunto riguardante gli sviluppi della General Electric: il turbogetto da 4000 libbre venne designato I-40 ("I" era la sigla per i turbogetti e "40" stava per 4000lb che era la spinta di progetto).Questo turbogetto sarebbe diventato il J-33.

TG-180 era la designazione usata per un turbogetto assiale, anch'esso con una spinta di progetto di 4000lb, che sarebbe diventato il J-35.

[warlock]

veramente interessante e bello. grazie dave97, finalmente ho trovato il tempo di leggere i tuoi post così interessanti, li avevo visti già da un po ma non avevo mai avuto il tempo di leggerli con attenzione. grazie ancora e molto interessanti.

se fossimo su e bay di darei un + di feedback!!

[Kometone]

È veramente molto interessante, grazie di averlo postato. A proposito della differenza tra i motori di Whittle e di Von Ohain, il primo diede parecchi problemi all'inizio in quanto il propulsore continuava a salire di regime senza fermarsi, per poi cedere; il problema fu subito risolto, ma Von Ohain aveva progettato il suo motore con un semplice accorgimento: la possibilità di modulare la fiamma di combusione con uno spettro molto ampio, sfruttando gli stessi meccanismi dei... bruciatori a gasolio/nafta per il riscaldamento!