Hans von Ohain - Hans von Ohain

Hans von Ohain
Ohain.jpg
Hans von Ohain nos anos 1970
Nascer
Hans Joachim Pabst von Ohain

( 14/12/1911 )14 de dezembro de 1911
Faleceu 13 de março de 1998 (13/03/1998)(86 anos)
Educação Universidade de Göttingen
Ocupação Engenheiro ( propulsão a jato )
Cônjuge (s) Hanny von Ohain
Crianças 4

Hans Joachim Pabst von Ohain (14 de dezembro de 1911 - 13 de março de 1998) foi um físico alemão, engenheiro e projetista do primeiro motor a jato operacional . Sua primeira unidade de teste funcionou com hidrogênio fornecido externamente em março de 1937, e foi um desenvolvimento posterior que impulsionou a primeira aeronave a jato voável do mundo , o protótipo do Heinkel He 178 (He 178 V1) no final de agosto de 1939. Apesar de Com esses primeiros sucessos, outros designs alemães rapidamente eclipsaram os de Ohain, e nenhum de seus designs de motor entrou em produção ou uso operacional em larga escala.

Ohain começou a desenvolver seus primeiros projetos de motor turbojato de forma independente durante o mesmo período em que Frank Whittle estava trabalhando em seus próprios projetos semelhantes na Grã-Bretanha, e seus projetos de turbojato são considerados por alguns como um exemplo de invenção simultânea. No entanto, Frank Whittle já estava trabalhando em seu projeto no final dos anos 1920 e o patenteou abertamente em 1930, sete anos antes de o projeto de Ohain ser executado. O núcleo do primeiro motor a jato de Ohain, o Heinkel HeS 1 , que ele descreveu como seu 'motor de teste de hidrogênio' foi executado 'em março ou início de abril' de acordo com Ohain (embora os diários de Ernst Heinkel registrem isso como setembro de 1937), mas não foi autossustentável, exigindo hidrogênio fornecido externamente. O motor exigiu modificações para curar problemas de superaquecimento e para ajustar um sistema de combustível para permitir que funcionasse independente com combustível líquido, o que foi alcançado em setembro de 1937. O motor a jato de Ohain foi o primeiro a voar operacionalmente dentro da aeronave Heinkel He 178 em 1939, que foi seguido pelo motor de Whittle dentro do Gloster E.28 / 39 em 1941. Aviões de caça a jato operacionais da Alemanha e da Grã-Bretanha entraram em uso operacional virtualmente simultaneamente em Julho de 1944. Após a guerra, os dois homens se conheceram e tornaram-se amigos.

Início da vida e desenvolvimento de jato

Nascido em Dessau , Alemanha, Ohain obteve em 1933 o doutorado em física, com sua tese sobre um microfone óptico para gravar som diretamente em filme, na Universidade de Göttingen , então um dos maiores centros de pesquisa aeronáutica, tendo assistido às palestras de Ludwig Prandtl . Em 1933, ainda estudante, concebeu o que chamou de "um motor que não necessitava de hélice".

Depois de receber seu segundo diploma em Física e Aerodinâmica em 1935, Ohain se tornou o assistente júnior de Robert Wichard Pohl , então diretor do Instituto de Física da Universidade. Em 1936, enquanto trabalhava para Pohl, Ohain registrou uma patente de sua versão de um motor a jato, Processo e Aparelho para Produção de Fluxos de Ar para Aviões Propulsores . Ao contrário de Frank Whittle 's utilizados em jactos WU desenho, de Ohain usado um compressor centrífugo e turbina colocadas muito próximas entre si, de volta-volta, com as latas de chama envolvido em torno do exterior do conjunto.

Enquanto trabalhava na Universidade, Ohain costumava levar seu carro esporte para ser consertado em uma oficina local, Bartles e Becker. Aqui ele conheceu um mecânico automotivo, Max Hahn, e eventualmente arranjou para ele construir um modelo de seu projeto para cerca de 1.000 Reichsmarks . O modelo completo era ainda maior em diâmetro do que o motor em pleno funcionamento do Whittle de 1937, embora muito mais curto ao longo de seu eixo de impulso. Ohain levou o modelo para a universidade para teste, mas teve sérios problemas com a estabilidade de combustão. Freqüentemente, o combustível não queimava dentro das latas de chama e seria soprado pela turbina, enviando chamas na corrente de ar e superaquecendo o motor elétrico que alimenta o compressor.

De acordo com von Ohain, "Meu interesse por motores a jato começou por volta de 1933. Descobri que a elegância de voar era estragada pelas enormes vibrações e ruídos da combinação motor a pistão / hélice. Cheguei à conclusão de que um processo de trabalho constante, isto é, compressão, combustão, expansão constantes teriam grandes vantagens. Portanto, escolhi um motor bastante simples, um compressor radial com turbina radial. " No entanto, o modelo que ele e Max Hahn construíram e testaram no pátio do Instituto mostrou que a câmara de combustão precisava de mais desenvolvimento. Como consequência, Pohl e von Ohain decidiram abordar Heinkel como alguém que "não se afasta de novas ideias".

Heinkel

Em fevereiro de 1936, Pohl escreveu a Ernst Heinkel , contando-lhe sobre o projeto de Ohain e suas possibilidades. Heinkel organizou uma reunião entre seus engenheiros e Ohain, durante a qual ele argumentou que o atual "motor de garagem" nunca funcionaria, mas que o conceito em que se baseava era sólido. Os engenheiros se convenceram e, em abril, Ohain e Hahn começaram a trabalhar para Heinkel no campo de aviação Marienehe fora de Rostock , em Warnemuende.

Trabalhando com o engenheiro Gundermann e Hahn em Desenvolvimento Especial, von Ohain afirma: "Sob a pressão do objetivo de trazer uma câmara de combustão de resistência desconhecida à prontidão de vôo, tive a ideia de separar o problema da turbina do problema da câmara de combustão usando hidrogênio combustível . Como físico, eu sabia, é claro, que a velocidade de difusão e combustão do hidrogênio gasoso era substancialmente maior do que a da gasolina. "

Um estudo do fluxo de ar do modelo resultou em várias melhorias em um período de dois meses. Encorajado por essas descobertas, Ohain produziu um novo protótipo que funcionaria com gás hidrogênio fornecido por uma fonte externa pressurizada. O Heinkel-Strahltriebwerk 1 (HeS 1) resultante, alemão para Heinkel Jet Engine 1, foi construído escolhendo manualmente alguns dos melhores mecânicos da empresa, para grande desgosto dos supervisores de chão de fábrica. Hahn, entretanto, trabalhou no problema da combustão, uma área na qual tinha alguma experiência.

O motor era extremamente simples, feito em grande parte de chapa de metal. A construção, pelo ferreiro em sua aldeia, começou no final do verão de 1936 e foi concluída em março de 1937. Duas semanas depois, o motor estava funcionando com hidrogênio, mas o escapamento de alta temperatura levou a uma considerável "queima" do metal. Os testes foram bem-sucedidos e, em setembro, os combustores foram substituídos e o motor funcionou a gasolina pela primeira vez. Ohain tinha finalmente, embora cinco meses depois de Frank Whittle , trabalhando em paralelo na Inglaterra, operado um turbojato autônomo. Rodar com gasolina provou entupir os combustores, então Hahn projetou uma nova versão baseada em sua tocha de solda, que funcionou muito melhor. Embora o motor nunca tenha pretendido ser um projeto de qualidade de vôo, ele provou, sem sombra de dúvida, que o conceito básico era viável, e Ohain finalmente alcançou Whittle. Com muito mais financiamento e suporte da indústria, Ohain logo ultrapassaria Whittle e seguiria em frente.

Em fevereiro de 1937, a turbina estava funcionando em uma bancada de teste. De acordo com von Ohain, "agora estávamos trabalhando em uma máquina capaz de alimentar uma aeronave, a precursora do He-S3B. Minha intenção era colocar a câmara de combustão entre o compressor e a turbina, como tínhamos feito com a unidade de hidrogênio , mas Hahn sugeriu colocá-lo à frente deles, o que foi uma excelente ideia. " A turbina He-S3 foi testada por Erich Warsitz e Walter Künzel em um Heinkel He 118 , fornecendo empuxo adicional estrangulado ao motor convencional.

Enquanto o trabalho no HeS 1 continuava, a equipe Pohl-Ohain já havia se mudado para o projeto de um motor de qualidade de vôo, o HeS 3 . As principais diferenças foram o uso de compressores usinados e estágios de turbina, substituindo a folha de metal dobrada e dobrada, e um re-arranjo do layout para reduzir a área da seção transversal do motor como um todo, colocando as latas de chama em uma extensão lacuna entre o compressor e a turbina. O projeto original provou ter uma área de turbina que era simplesmente muito pequena para funcionar com eficiência, e aumentar o tamanho da turbina significava que as latas de chama não caberiam mais na lacuna corretamente.

No início de 1939, o He-S3A foi instalado na estrutura do He 178 para uma exibição em Roggentin em 3 de julho de 1939. No entanto, esta turbina ainda não era poderosa o suficiente para voar. De acordo com von Ohain, "Experimentamos várias combinações para modificar o difusor do compressor e as palhetas do bocal da turbina para aumentar o empuxo o suficiente para qualificar a aeronave para a primeira demonstração de vôo. Descobrimos que um pequeno difusor atrás do motor com um colar e divisor para desviar os fluxos funcionaram melhor do que um fluxo de alta velocidade por todo o tubo. O resultado final das alterações foi o He-S3B. "

Um novo design, o HeS 3b foi proposto, que moveu as latas de chama para fora da lacuna e modificou sua forma para permitir que a parte mais larga das latas ficasse na frente da borda externa do compressor. No HES 3b, o ar comprimido foi canalizado para a frente para as câmaras de combustão e, de lá, o ar quente fluiu para trás, para a entrada da turbina. Embora não seja tão pequeno quanto o design original do HeS 3, o 3b era bastante compacto. O 3b foi executado pela primeira vez em julho de 1939 (algumas referências dizem que em maio) e foi testado no ar sob o protótipo de bombardeiro de mergulho Heinkel He 118 . O motor 3b original logo queimou, mas um segundo estava quase completo ao mesmo tempo que uma nova fuselagem de teste, o Heinkel He 178 , que voou pela primeira vez em 27 de agosto de 1939, a primeira aeronave a jato a voar pelo piloto de teste Erich Warsitz . Heinkel havia apresentado, em 31 de maio de 1939, uma patente: US2256198 [1] , uma 'usina de energia de aeronaves', inventor Max Hahn. O primeiro pedido desta patente na Alemanha foi em maio de 1938.

Hans von Ohain faz um brinde após o vôo bem-sucedido do Heinkel He 178. Ernst Heinkel levanta seu copo no lado esquerdo da imagem.

O trabalho começou imediatamente em versões maiores, primeiro o HeS 6, que era simplesmente um HeS 3b maior, e depois em um novo design conhecido como HeS 8, que mais uma vez reorganizou o layout geral. Os 8 separavam o compressor e a turbina, conectando-os com um longo eixo, colocando uma única câmara de combustão anular entre eles, substituindo as latas de chama individuais. A intenção era instalar o motor no caça Heinkel He 280 , mas o desenvolvimento da fuselagem progrediu muito mais suavemente do que o motor e teve que ser usado em testes de deslizamento enquanto o trabalho no motor continuava. Um HeS 8 de qualidade de vôo foi instalado no final de março de 1941, seguido pelo primeiro vôo em 2 de abril. Três dias depois, a aeronave foi demonstrada para um grupo de oficiais nazistas e RLM , todos impressionados. Os fundos de desenvolvimento total logo seguiram.

Neste ponto, havia uma série de desenvolvimentos de turbojato ocorrendo na Alemanha. Heinkel ficou tão impressionado com o conceito que providenciou a transferência para o projeto de Adolph Müller da Junkers , que estava desenvolvendo um projeto alimentado por compressor axial , renomeado como Heinkel HeS 30 . Müller deixou a Junkers depois de adquirir a empresa Junkers Motoren , que tinha seu próprio projeto em andamento, que nessa época era conhecido como Junkers Jumo 004 . Enquanto isso, a BMW estava fazendo um bom progresso com seu próprio design, o BMW 003 .

No início de 1942, o HeS 8, oficialmente o 109-001 (HeS 001), ainda não estava progredindo bem. Enquanto isso, o HeS 30 de Müller, oficialmente o 109-006 (HeS 006), estava se desenvolvendo muito mais rapidamente. Ambos os motores ainda demoraram algum tempo para serem produzidos, enquanto o 003 e o 004 pareciam estar prontos para funcionar. No início de 1942, o diretor de desenvolvimento de jatos da RLM, Helmut Schelp , recusou fundos adicionais para ambos os projetos e ordenou que Heinkel trabalhasse em um novo "projeto de estimação" de sua autoria, tornando-se eventualmente o Heinkel HeS 011 . Embora este tenha sido o primeiro dos motores "Classe II" da Schelp a começar a funcionar bem, a produção ainda não havia começado quando a guerra terminou. O trabalho continuou no HeS 8 por algum tempo, mas ele acabou sendo abandonado na primavera de 1943.

Há muito tempo se afirma que Ohain desconhecia o trabalho de Whittle. Embora em um sentido muito estrito isso possa ser verdade - (no sentido de que ele não sabia dos experimentos de Whittle em Lutterworth, onde o engenheiro da RAF operou o primeiro motor a jato do mundo em março de 1937), Ohain havia estudado exaustivamente as várias patentes de Whittle para motores de turbina a gás, como é prática profissional normal para qualquer acadêmico que trabalhe em um campo semelhante, antes de depositar sua própria patente, que foi registrada em 1935, cerca de cinco anos após a de Whittle. Em sua biografia, Ohain criticou francamente o design de Whittle:

"Quando vi a patente de Whittle, fiquei quase convencido de que tinha algo a ver com combinações de sucção de camada limite. Ele tinha um compressor de fluxo radial de fluxo de entrada dupla e dois fluxos que parecia monstruoso do ponto de vista do motor. Sua reversão de fluxo parecia nos considerávamos uma coisa indesejável, mas depois descobrimos que não era tão ruim, embora desse alguns problemas menores de instabilidade ... Nossas reivindicações de patentes tiveram que ser reduzidas em comparação com as de Whittle porque Whittle mostrou certas coisas. " Ele então justificou de forma compreensível o conhecimento deles sobre o trabalho de Whittle, dizendo: "Sentimos que parecia a patente de uma ideia ... Achamos que não estava sendo seriamente trabalhada."

Pós-Segunda Guerra Mundial

Em 1947, Ohain foi trazido para os Estados Unidos pela Operação Paperclip e passou a trabalhar para a Força Aérea dos Estados Unidos em Wright-Patterson Air Force Base . Em 1956 ele foi nomeado Diretor do Laboratório de Pesquisa Aeronáutica da Força Aérea e em 1975 era o Cientista Chefe do Laboratório de Aero Propulsão.

Durante seu trabalho na Wright-Patterson, Ohain continuou seu próprio trabalho pessoal em vários tópicos. No início da década de 1960, ele trabalhou bastante no projeto de foguetes de reator com núcleo de gás que reteriam o combustível nuclear e permitiriam que a massa de trabalho fosse usada como escapamento. A engenharia necessária para essa função também foi usada para uma variedade de outros propósitos "realistas", incluindo centrífugas e bombas. Ohain mais tarde usaria as técnicas básicas de fluxo de massa desses projetos para criar um motor a jato fascinante sem peças móveis, no qual o fluxo de ar através do motor criava um vórtice estável que agia como o compressor e a turbina.

Esse interesse no fluxo de massa levou Ohain a pesquisar magnetohidrodinâmica (MHD) para geração de energia, observando que os gases quentes de uma usina a carvão poderiam ser usados ​​para extrair energia de sua velocidade ao sair da câmara de combustão, permanecendo quente o suficiente para poder uma turbina a vapor convencional. Assim, um gerador MHD poderia extrair mais energia do carvão e levar a uma maior eficiência. Infelizmente, este projeto se mostrou difícil de construir devido à falta de materiais adequados, ou seja, materiais não magnéticos de alta temperatura que também são capazes de resistir à exaustão quimicamente ativa. Ohain também investigou outros conceitos relacionados ao poder.

Ele também inventou a ideia da "asa de jato", na qual o ar do compressor de um motor a jato é sangrado para grandes aberturas "aumentadas" nas asas para fornecer sustentação para aeronaves VTOL . Uma pequena quantidade de ar de alta pressão é soprada em um venturi , que por sua vez suga um volume muito maior de ar junto com ele, levando ao "aumento do empuxo". O conceito foi usado na aeronave experimental Rockwell XFV-12 , embora o interesse do mercado em aeronaves VTOL tenha durado pouco. Ele participou de várias outras patentes.

Ohain foi a influência na mudança da mente de Paul Bevilaqua , um de seus alunos na WP-AFB , da matemática para a engenharia, o que mais tarde permitiu a Bevilaqua inventar o Rolls-Royce LiftSystem para o JSF F35B STOVL : "na escola aprendi a fazer mova as peças, e Hans me ensinou a jogar xadrez ". Ohain também mostrou a Bevilaqua "o que esses diagramas TS realmente significam".

Durante sua carreira, Ohain ganhou muitos prêmios de engenharia e gestão, incluindo (entre outros) o Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (AIAA) Goddard Prêmio Astronáutica, a United States Air Force Award Serviço Civil Excepcional, Prêmio Systems Command para o Serviço Civil Excepcional, o Eugene M. Zuckert Management Award, o Prêmio de Realização Especial da Força Aérea e, pouco antes de se aposentar, a Menção de Honra. Em 1984–85, Ohain serviu como Charles A. Lindbergh Chair in Aerospace History , uma bolsa competitiva sênior no National Air and Space Museum . Em 1991, Ohain e Whittle foram agraciados com o Prêmio Charles Stark Draper por seu trabalho em motores turbojato. Ohain foi eleito membro da US National Academy of Engineering (NAE).

Prêmios

Ele se aposentou da Wright-Patterson em 1979 e assumiu a posição de professor associado na vizinha Universidade de Dayton . Ohain foi premiado com o Ludwig-Prandtl-Ring da Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt (Sociedade Alemã para Aeronáutica e Astronáutica) por "excelente contribuição no campo da engenharia aeroespacial" em 1992.

Em 1982, Ohain foi incluído no International Air & Space Hall of Fame no San Diego Air & Space Museum .

Morte

Ohain mais tarde mudou-se para Melbourne, Flórida , com sua esposa Hanny, onde morreu em 1998, aos 86 anos. Ele deixou quatro filhos.

Veja também

Referências

Em geral

links externos