1945年8月14日,杜鲁门总统宣布日本无条件投降,这一天是对日作战胜利日,称为V-J Day,标志着二战结束。8月15日早上,美国政府取消4.14亿美元的普惠合同。当时订单额只剩300万美元,少得吓人,只有10天的工作量。曾经完成如此辉煌工作的工人队伍被告知回家。员工从1943年的40000人减少到此时的26000人。工厂已经关闭了两星期,名单上只有区区6000人。弗里德里克·伦奇勒、“杰克”·霍纳和比尔·格温对公司情况进行盘点。
空旷的地平线?
这些黑暗的日子后多年,比尔·格温办公室的墙上还有一张漫画。他和“杰克”·霍纳坐在静止的小帆船上。被画成研究航图模样的格温问霍纳:“看到什么了吗,杰克?”霍纳一只手扶在舵柄上朝空旷的地平线张望,并说:“什么也没有。”
实际上,地平线上充满相当多令人心悸的问题。普惠公司能否进入航空业未来发展方向的喷气发动机领域?如何与在燃气涡轮技术上抢先一步的通用电气和西屋公司竞争?活塞发动机未来到底还有没有前途?如果有,普惠公司能否使用自己战时生产的发动机(肯定这些发动机充斥战后剩余物资市场)进行竞争?为战争创建的庞大生产设施应该用来干什么?整个航空市场将会怎样?是否会像一战后那样分崩离析?航空公司会依靠战争剩余飞机而不是新销售飞机而兴旺吗?在那些新的郊区公路上最终会出现私人飞机吗?
但是,最大的问题是喷气发动机。二战期间,美国得到英格兰弗兰克·惠特尔爵士突破性发动机的技术信息,并开始了研制工作。那项工作主要给了通用电气公司和西屋公司,还有通用汽车的艾利逊分公司、阿里斯-查尔摩、德-拉瓦尔蒸汽涡轮和克莱斯勒等公司。这是合理的,因为通用电气公司和西屋以及其他公司掌握涡轮技术,普惠和莱特公司基本上没拿到钱,因为他们的活塞发动机要用来打赢二战,活塞发动机上的精力是不能被分散的。
普惠公司仅有的燃气涡轮发动机经验是叫做PT-1的东西。它不是真正的发动机,最多只是一个试验品。它包括一个两冲程柴油发动机,其排气推动一个涡轮,涡轮与螺旋桨轴相连。制造该试验发动机的目的是最终创造耗油量非常低的涡桨发动机,用于长程巡逻机和轰炸机。这一工作1940年开始,得到了海军少量资金。普惠对这一概念的工作时断时续,因此,这就是战争年代在这方面所做的所有工作。
因此,可以这样说,1945年秋天,普惠公司在喷气发动机领域的前景是暗淡的。商界人士给公司5年的时间赶上或超过竞争对手。可是5年以后黄花菜都凉了。工程师们说他们至少需要5年时间把“在研产品”投产。所以,目标定在1950年夏天。但是此前这段时间干什么呢?
突然运气来了,海军需要另外生产西屋公司J30小型轴流式涡轮喷气发动机。普惠公司拿到这个合同,制造了130台小发动机,这是制造喷气发动机而不是活塞发动机的第一次经验。[1]
你有没有他们想要的?
讲到这里可能需要暂告一个段落,转而探讨一下普惠公司面临的新课题:学习一个基本上全新的业务。1952年,“杰克”·霍纳在美国武装部队工业学院讲课,介绍喷气发动机与活塞发动机的不同之处。首先,设计工作量根本不可同日而语。R4360“主黄蜂”发动机前4年的工作量是73万设计工时。而后来称作J57的喷气发动机的前4年工作量是133.8万设计工时。喷气发动机具有运行优势,因为它朝一个方向转动,即使温度和压力升高,发动机内做功的力通常也处于相对稳定状态。这与活塞发动机承受的冲击可有一比。然而霍纳提醒大家,喷气发动机需要更多的工作,因为涉及太多的热动力和气动力的理论和分析。在某种意义上,制造反而比较容易,霍纳说:“燃气涡轮发动机的任何部件绝对不像活塞发动机主杆和曲轴的机加工和表面处理那样复杂。”
另外,活塞发动机大部分用铸件和锻件组装,而新的喷气发动机需要大量的钣金件。霍纳说,喷气发动机之所以成为可能只是因为对耐高温耐高压钣金材料合金的成功研发。普惠公司要想办法解决如何焊接这些钣金材料的问题。霍纳说;“在喷气发动机钣金材料上有众多接点,应力分布是诸多最重要的考虑因素之一。焊接就成为实际的设计因素,因为焊接不仅仅用来紧固装置。”
他提及转产喷气发动机的诸多问题:如直径比较大而壁板非常薄的部件,压气机和涡轮的所有部件和叶片“气动形状各异、尺寸大小别扭,导致设计师们不断抱怨,闹心事没完没了”。
他称喷气发动机的这些“古怪马和奇异猫与活塞发动机的顺眼老锻件和铸件形成鲜明对比,那些老锻件和老铸件重、实、刚,便于机械加工。”此外,所有那些金属板材和形状怪异的部件需要很多工具。为制造J30小发动机,普惠公司需要5250件工具。到霍纳讲课时的1952年,J57共用了20000件工具。
时间从1945年到1946年,从1946年到1947年,最终还是做出了关键的决定。普惠公司将用5年时间拿下喷气发动机,最重要的不是赶上对手,而是超越他们。要实现这一目标,最好的方法是决定直接研发轴流式发动机,因为轴流式涡喷发动机看来比原来的惠特尔离心式设计产生的功率大得多。此外,对战斗机来说,轴流式发动机比惠特尔瘦长得多,具有阻力更小的特点。
根据霍纳的观察,要实现这一目标,将需要大量的燃气涡轮分析和理论。因此他和格温以及鲁克·霍布斯去见伦奇勒和美国联合飞机公司董事会成员,并说出他们需要真正先进的实验室设施,这种设施与任何地方现有的任何设施都不同。1947年,他们获准建设这种设施,即后来的安德鲁·威尔古斯燃气涡轮实验室,配备有试车台,可以模拟10万英尺的高度。[2]
这是航空界非常著名的“拿公司下注”险棋之一。多年后,霍纳回忆道:
这座实验室要耗资1500万美元。今天听起来好像没有多少,但当时却是个惊人的数字。我想,当时公司总固定资产可能约为1000万美元,想想1500万美元加上那些固定资产,相当艰巨的任务,够董事们忙乎了。我对他们力挺那个实验室非常钦佩,如果实验室搞砸了,他们将会遭到非常非常严厉的指责。
多年来,威尔古斯是世界上私人拥有的最大燃气涡轮试验设施。实验室有多大,给你一个概念,高空试车台运转所需动力由海军退役护卫驱逐舰的锅炉和发动机提供。
巨款来自英国
燃气涡轮学习向前迈进的另一步是1946年,那时,美国海军决定,罗·罗公司的“尼恩”发动机是其需要的发动机,用于格鲁门公司新的F-9战斗机。但是海军要美国版的“尼恩”发动机。美国对“尼恩”发动机的所有权实际握在莱特公司前总经理菲利普·泰勒手中,但他没有制造能力。普惠公司看到了机会。这是与海军(普惠公司最老的客户)的一笔交易。交易涉及格鲁门公司,而普惠与格鲁门密切合作多年。[3] 普惠早在拥有自己的轴流式发动机多年之前就通过备受欢迎的罗·罗公司离心式设计深入了解了喷气发动机。[4] 普惠获得美国对“尼恩”发动机的所有权,比尔·格温和普惠代表团起身到英国同罗·罗制订细节并拿到说明书和图样。对普惠而言,制造一种自己还知之甚少的发动机是一项令人生畏的任务。美国海军要在1948年11月,即与罗·罗签订合同17个月后从东哈特福德拿到发动机成品。
这种发动机在美国称为J42,还必须使用汽油和煤油工作,因此需要重新设计燃油泵系统。J42的所有部件都必须从美国公司购买,而这些美国供应商大都从来没有制造过燃气涡轮发动机的任何部件。所有英国图纸必须转换成美国技术语言,有些设计要满足美国海军的需要。到1948年3月,第一台普惠“尼恩”/J42装上试验台。那年秋天,J42通过了5000lbf①的推力以及5750lbf喷水推力的鉴定试验。
“尼恩”发动机增加功率的工作在加紧进行,这就是后来罗·罗的“泰”发动机和普惠推力为6250lbf的J48“涡轮黄蜂”发动机。
随着1950年最终期限的逼近,在曾是“杰克”·霍纳和比尔·格温1945年所说的空旷地平线上,燃气涡轮发动机领域正在取得进展。但是 “黄蜂”家族的活塞发动机怎么样了?
活塞发动机:
它们只管继续不停地隆隆转动……
二战结束后,英国宣布彻底地结束活塞发动机业务,喷气发动机才是未来。那个时候,英国是欧洲或世界上仅有的一个能与美国航空业进行竞争的国家。它因制造了喷气机而称霸。“彗星”号将打破美国人对航空公司业务的统治地位。
弗里德里克·伦奇勒用二战的最后几年和战后初期阶段,制订了普惠和美国联合飞机公司将遵循的战略,并对活塞发动机的过时论点毫不买账:
我认为,我们至少在战后第一个5年要继续制造和销售活塞发动机,安装在远程重型轰炸机上以及满足所有运输机的需要。我还要进一步指出,我认为用于某些机型,特别是运输机的活塞发动机将继续生产到第二个5年的大部分时间。[5]
随着20世纪40年代一天天过去,伦奇勒的观点被证明是正确的。巨大的“对黄蜂”发动机没能参加二战,其在1945年初达到3500hp,成为康威尔B-36的动力装置,此后是波音B-50的动力装置,B-50是冷战初期美国战略轰炸力量的中坚。“对黄蜂”还用于B-35“飞翼”和道格拉斯C-74以及C-124“全球霸王”。R2800“双黄蜂”通过改装增加马力以便推动“海盗”飞机和新的格鲁门“熊猫”飞到40000ft以上。固特异的“海盗”飞机配备了“主黄蜂”后,成为确实令人畏惧的飞机。
从1949年2月26日到3月2日,B-50“幸运夫人”Ⅱ通过空中加油完成第一次不经停环球飞行。4台“对黄蜂”发动机连续工作94h1min,没有发生任何故障。
在商用发动机方面,大概是这类“可信赖的发动机”证明了伦奇勒的说法是正确的,活塞发动机不会立即消失。普惠发动机被指定作为DC-6、马丁2-0-2、康威尔440和波音“同温层巡航者”等飞机的发动机。莱特公司为洛克希德“星座”和DC-7提供R3350“涡轮复合”发动机的确打败了普惠。该发动机在当时非常先进,有时被称作无法超越的活塞发动机,但它非常复杂。莱特公司确实尝试过某些涡轮发动机的发展,但是后来缺少持续的研发投资。莱特公司握有英国喷气发动机的许可证,但到20世纪50年代末淡出了发动机业务。
但是普惠公司的老理念是持续改进在产发动机,直到“最后一盎司[6] 功率和可靠性”被挖掘出来,这一理念确实带来回报。二战后,几百架DC-4飞机从剩余物资仓库出来进入航空公司。DC-4战前是根据R2000“对黄蜂”发动机而设计,并作为运输机投入商业运营。普惠公司到1945年对发动机进行了重大改进,并且在那年秋天,美国航空公司为被修复的DC-4机队飞机订购了252台崭新的“对黄蜂”发动机,那是当时普惠公司历史上最大的商用订单。
C-54飞机也是柏林空运的主力,那是东西方之间的第一次对峙,达到冷战的高峰。空运不仅显示了西方面对苏维埃政权威胁的决心,而且表明空中力量可以用于和平时期。每天大约有250架飞机往返飞行,主要都是C-54。在321天内,共向被封锁的柏林运送了150万吨物资,飞行19.6万架次,两架飞机相隔仅有90s。
普惠公司对产品持续改进的承诺帮助其度过20世纪40年代末剩余飞机和发动机销售的风暴。很多航空公司购买了更新、功率更大、可靠性更高的普惠发动机,而不是较老的战争剩余型号的同类发动机。但是,那些战争剩余飞机的提供扰乱了市场。较小的航空公司使用老的DC-3或DC-4运营得相当好。可提供的剩余备件不计其数。“杰克”·霍纳后来抱怨道:“剩余物资市场从普惠公司抢走了不少备件业务,那时我们确实也需要这些小买卖来维持生计。”
喷气发动机来了!喷气发动机来了!
大问题仍然是喷气发动机。“拿公司下注”这一步棋是否能在新的大功率轴流发动机上得到回报?1950年的人们能否做到1925年的人们用“黄蜂”发动机所做的事情?[7] 通用电气公司以其设计先行一步。当时最杰出的大概是J47,这种轴流式涡喷发动机将装配在F-86战斗机和B-47轰炸机上。罗·罗、布里斯特尔和德哈维兰公司加紧开发技术,他们希望这些技术使英国航空工业具有喷气发动机优势。