Das Jet-Zeitalter

Ab den 1920er Jahren wurden stetige Fortschritte in der Flugzeugleistung durch verbesserte Strukturen und Drag-Reduction-Technologien und leistungsstärkere, aufgeladene Triebwerke erzielt, aber in den frühen 1930er Jahren war es für eine Handvoll weitsichtiger Ingenieure offensichtlich geworden, dass bald Geschwindigkeiten möglich sein würden, die die Fähigkeiten von Hubkolbenmotoren und Propellern übersteigen würden. Die Gründe dafür waren zunächst nicht allgemein bekannt., Bei Geschwindigkeiten, die sich Mach 1 oder der Schallgeschwindigkeit nähern (etwa 1.190 km pro Stunde auf Meereshöhe und etwa 1.055 km pro Stunde auf 11.000 Metern ), nimmt der Luftwiderstand stark zu. Darüber hinaus verhält sich die über aerodynamische Oberflächen strömende Luft im transonischen Bereich (zwischen Mach 0,8 und Mach 1,2) nicht mehr wie eine inkompressible Flüssigkeit und bildet Stoßwellen. Diese wiederum erzeugen starke lokale Diskontinuitäten in Luftstrom und Druck und verursachen Probleme nicht nur des Luftwiderstands, sondern auch der Kontrolle., Da sich Propellerblätter, die einen spiralförmigen Weg beschreiben, mit höheren lokalen Geschwindigkeiten als der Rest des Flugzeugs durch die Luft bewegen, treten sie zuerst in dieses turbulente transonische Regime ein. Aus diesem Grund gibt es eine unflexible Obergrenze für die Geschwindigkeiten, die von propellergetriebenen Flugzeugen erreicht werden können. Solche komplexen Wechselwirkungen im transonischen Regime – und nicht die vorhersehbaren Stoßwelleneffekte des Überschallflugs,die die Ballistiker seit dem späten 19., In der Zwischenzeit griffen einige Pioniere das Problem direkt an, indem sie ein neuartiges Kraftwerk, das Düsentriebwerk, konzipierten.

Als Kadett am Royal Air Force College in Cranwell brachte Frank Whittle 1928 die Idee auf, Kolbenmotor und Propeller durch eine Gasturbine zu ersetzen, und konzipierte im folgenden Jahr den Turbojet, der einen Kompressor, eine Brennkammer und eine Turbine im selben Kanal verband., In Unkenntnis von Whittles Arbeit kamen drei deutsche Ingenieure unabhängig voneinander zu demselben Konzept: Hans von Ohain im Jahr 1933; Herbert Wagner, Chefingenieur für Junkers im Jahr 1934; und Regierungs-Aerodynamiker Helmut Schelp im Jahr 1937. Whittle hatte im Frühjahr 1937 ein Laufbankmodell, aber die Unterstützung des Industriellen Ernst Heinkel gab von Ohain die Führung. Die He 178, das erste Düsenflugzeug, flog am Aug. Mai 1939, fast zwei Jahre vor seinem britischen Äquivalent, dem Gloster E. 28/39, am 15., Durch eine involvierte Kette von Ereignissen, bei denen Schelps Intervention von entscheidender Bedeutung war, führten Wagners Bemühungen zum Junkers Jumo 004-Motor. Dies wurde zum am weitesten verbreiteten Düsentriebwerk des Zweiten Weltkriegs und zum ersten betriebsfähigen Axialströmungsturbojet, bei dem die Luft direkt durch den Motor strömt. Im Gegensatz dazu verwendeten die Whittle-und Heinkel-Jets Zentrifugalströmung, bei der die Luft während der Kompression radial nach außen geworfen wird., Zentrifugalströmung bietet Vorteile der Leichtigkeit, Kompaktheit und Effizienz—aber auf Kosten einer größeren Frontfläche, die den Luftwiderstand erhöht, und niedrigerer Verdichtungsverhältnisse, die maximale Leistung begrenzen. Viele frühe Düsenjäger wurden von Turbojets mit Zentrifugalströmung angetrieben, aber mit zunehmender Geschwindigkeit wurde der Axialfluss dominant.

Frühe Düsenjäger

Obwohl Whittle zuerst vom Fleck kam, entwickelten die Deutschen ihre Programme mit Beharrlichkeit und Einfallsreichtum. Der Messerschmitt Me 262, angetrieben von zwei Jumo-Motoren und mit 18,5° zurückgekehrten Flügeln, war in der Lage, 845 km pro Stunde zu fahren. Mit vier 30-mm-Kanonen und ungelenkten Raketen bewaffnet, war es ein effektiver Bomberzerstörer, aber es wurde zu spät in Dienst gestellt, um einen großen Einfluss auf den Krieg zu haben., Juli 1944, etwa zwei Monate vor der Me 262 in Dienst; Obwohl es weniger fähig war als der deutsche Kämpfer, war es wirksam beim Abfangen von V-1 „Buzz Bomben.“Verzweifelt, alliierte Bomber zu bekämpfen, wandten sich die Deutschen auch dem Raketenantrieb zu und setzten in den letzten Kriegsmonaten die schwanzlose Me 163 Komet ein. Angetrieben von einer von Hellmuth Walter entworfenen Wasserstoffperoxidrakete hatte der Komet eine spektakuläre Leistung, aber seine kurze Reichweite und ineffektive Kanonenbewaffnung machten ihn zu einem Betriebsausfall., Außerdem waren die Treibmittel instabil und explodierten oft bei der Landung.

In der Zwischenzeit trat die US-Luftfahrtindustrie 1941 mit dem Erhalt eines Whittle-Triebwerks durch General Electric in das Düsenrennen ein. Der erste US-jet, der Bell P-59A Airacomet, machte seinen ersten Flug im folgenden Jahr. Es war langsamer als zeitgenössische Kolbenjäger, aber 1943-44 entwickelte ein kleines Team unter dem Lockheed-Designer Clarence („Kelly“) Johnson den P-80 Shooting Star. Die P-80 und ihr britischer Zeitgenosse, der de Havilland Vampire, waren die ersten erfolgreichen Kämpfer, die von einem einzigen Turbojet angetrieben wurden.,

Die Jets des Zweiten Weltkriegs eröffneten die erste Generation von Düsenjägern, bei denen der Turbojet-Antrieb auf die bestehende Flugzeugtechnologie und Aerodynamik angewendet wurde. (In der Tat waren einige frühe Nachkriegsjets—insbesondere die Yakovlev Yak-15 und Yak-23 der Sowjets und der schwedische Saab 21R—einfach propellergetriebene Jäger.,) Diese Flugzeuge übertrafen im Allgemeinen ihre Zeitgenossen mit Kolbenmotor aufgrund des größeren Schubs, den ihre Jets bei hohen Geschwindigkeiten lieferten, aber sie litten aufgrund des hohen Kraftstoffverbrauchs und der langsamen Beschleunigung der frühen Turbojets unter schwerwiegenden Mängeln in der Reichweite und den Handhabungseigenschaften., Grundsätzlich beschränkten sie sich auf Unterschallgeschwindigkeiten, da die relativ dicken Tragflächen des Tages anfällig für die Kompressibilitätsprobleme des transonischen Fluges waren-insbesondere in großen Höhen, wo die höheren Geschwindigkeiten, die erforderlich waren, um Auftrieb in dünner Atmosphäre zu erzeugen, Flugzeuge schneller auf transonische Geschwindigkeit brachten. Aus diesem Grund haben Jets der ersten Generation in geringen Höhen die beste Leistung erbracht.,

Andere Kämpfer der ersten Generation umfassten die USA., McDonnell FH Phantom und der britische Hawker Sea Hawk (die ersten Düsenträgerjäger), der McDonnell F2H Banshee und der Franzose Dassault Ouragan. Diese einsitzigen Tagesjäger waren 1950 im Einsatz, während Allwetterjäger der ersten Generation, die mit Radar und einem zweiten Besatzungsmitglied belastet waren, Ende der 1950er Jahre in Dienst gestellt wurden.