Buona lettura!
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Un celebre quadro che ritrae Frank Whittle durante i collaudi del suo primo turbogetto. nel 1937. 11 propulsore é ancora lontano dalla configurazione adatta all'installazione su un velivolo.
Il centenario di Sir Frank Whittle
di Pino Modola
Il 2007 sta ormai per concludersi e (almeno in Italia) è passato quasi inosservato un centenario molto importante per la storia del volo: quello della nascita di Frank Whittle (12 giugno 1907 - 9 agosto 1996), uno degli inventori del motore a getto.
Chi scrive queste righe ha avuto l'onore di conoscere l'ormai “Sir” Frank Whittle in occasione di un salone aerospaziale: un uomo che. nonostante l'età molto avanzata e la statura incredibilmente bassa, incuteva pur sempre un grande rispetto. Giunto alla fine della sua esistenza. conservava ancora quel famoso “caratteraccio” esacerbato in passato dalle incomprensioni e dalle ottusità più o meno burocratiche che fu costretto ad affrontare. Anche in quel suo personale “Viale del tramonto” in cui lo conobbi, Whittle ebbe a che fare con l'umana sprovvedutezza: chiamato a partecipare da protagonista alla presentazione di un grosso turbofan civile, si vide assegnare ìl compito di scoprire l'enorme propulsore, tirando per un cordone il pesante drappo che copriva l'intero motore.
Whittle era ultraottantenne e grande e poderoso non era mai stato. Il cordone era fissato lateralmente. in basso, al drappo: un uomo robusto di 40 anni avrebbe faticato non poco a compiere l'operazione; Whittle non ce l'avrebbe mai fatta.
Cosi, di fronte a un folto e selezionato pubblico di esponenti di quel mondo aerospaziale che il piccolo e testardo uomo di Coventry aveva spinto genialmente in un gigantesco balzo in avanti, si vide un anziano e minuto signore, sovrastato dalla mole del turbofan, tentare disperatamente e inutilmente di calare il drappo. fino a quando un compassionevole funzionano dell'azienda non giunse in aiuto, incontrando egli stesso qualche difficoltà.
Per quanto apparentemente insignificante, questo aneddoto assume una valenza emblematica delle difficoltà che non furono mai risparmiate al geniale inventore inglese.
Perché l'invenzione di Whittle è importante?
Facile rispondere: fu uno degli inventori del motore a getto per aerei. Non che fosse uno dei membri del team che inventò il turbogetto: lo inventò praticamente da solo, ma parallelamente a Hans von Ohain che, in Germania, giunse a un'analoga realizzazione qualche tempo prima, avvolto dalla più totale segretezza imposta dal regime nazista.
Le diverse vicende dei due padri della propulsione a turbogetto portarono a tempi di sviluppo differenti: lo Heinkel He-178 spinto dal motore He S3 di von Ohain volò infatti il 27 agosto 1939, mentre il Gloster E28,39 spinto dal Wt di Whittle decollò per la prima volta il 15 maggio 1941.
Tra i due si era inserito, il 27 agosto 1940, il Campini-Caproni CC.2 italiano: data la segretezza del volo dello He-178, la Federazione Aeronautica Internazionale assegnò al CC.2 italiano il riconoscimento di primo velivolo con propulsione a getto della storia. Mentre la realizzazione Campini-Caproni restò un episodio isolato e praticamente senza seguito, essendo basata su una propulsione a motoreattore (con compressore azionato da un motore a scoppio) intrinsecamente complessa, pesante e poco efficiente, i turboreattori He S3 e W1 furono i veri progenitori dei propulsori odierni.
La genialità delle soluzioni ideate da Whittle e von Ohain stava proprio nella semplicità strutturale e nel concetto di feedback, per cui l'aria aspirata e compressa dal compressore, dopo la combustione, azionava una turbina fissata allo stesso albero del compressore: l'energia sottratta al flusso dei gas combusti dalla turbina per pilotare il compressore riduceva le prestazioni dinamiche del motore, ma i guadagni ottenuti in termini di semplicità,riduzione dei pesi e dei costi, affidabilità e dimensioni compensavano ampiamente tale perdita.
Whittle (a sinistra) e von Ohain (a destra) nel dopoguerra, negli USA. I due inventarono il turboreattore ciascuno all'insaputa dell'altro. Negli anni '50 diventarono amici e tennero cicli di conferenze insieme negli USA.
Campini non aveva compiuto questo salto concettuale fondamentale: Whittle e von Ohain si.
Frank Whittle e il suo motore (una breve sintesi)
Frank Whittle nacque nel quartiere di Earisdon, a Coventry in Inghilterra, il l'' giugno 1907, figlio di un capo officina in una fabbrica di utensili meccanici. Il padre aveva la passione per la progettazione meccanica e nel 1911 regalò al piccolo Frank un modellino di monoplano Bleriot: entrambi questi fatti segnarono per sempre la vita del bambino.
Nel 1916 il padre di Frank acquistò con i suoi risparmi una piccola società produttrice di valvole e fasce elastiche per motori a pistoni, e il ragazzino imparò presto a usare le macchine utensili, facendo qualche lavoretto per il padre.
La fabbrica però falli e la famiglia Whittle non ebbe più i mezzi per fare studiare Frank, che si era guadagnato l'accesso al Leamington College. Nella società rigidamente classista dell'Inghilterra dei primi anni '20 questo avrebbe potuto tradursi in un ostacolo insormontabile per lo sviluppo intellettuale e personale del sedicenne Frank Whittle che, però, non si perse d'animo: nel gennaio 1923 fece domanda per entrare nella RAF, sia pure come “commoner” (le Forze Armate britanniche erano lo specchio fedele del classismo della società dell'epoca), e passò i suoi giorni nella biblioteca cittadina, studiando testi sulle turbine a vapore e a gas.
Pur superando gli esami di ammissione alla RAF, però, il ragazzo fu respinto alla visita medica: alto circa 1 metro e 50 e con ridotta circonferenza toracica, non fu giudicato idoneo alla vita militare.
Tentò ancora, sottoponendosi ad allenamenti fisici e diete specifiche per sviluppare il fisico; ma solo al terzo tentativo, compiuto barando un pó' sul proprio nominativo, riuscì a farsi accettare ed entrò come “Aircraft Apprentice” alla base RAF di Cranwell. Le porte dell'aviazione gli si erano finalmente aperte.
Nei tre anni seguenti il suo genio in matematica e le sua abilità nella costruzione di modelli di aerei impressionarono a tal punto il suo comandante da indurlo, nel 1926, a raccomandarne l'accettazione all'Officer Training College di Cranwell: caso rarissimo per un “commoner” privo di facoltosa famiglia alle spalle. Frank non si lasciò sfuggire l'opportunità di diventare ufficiale e pilota: come pilota si fece presto notare per la temerarietà (subì anche qualche punizione per questo) e come ufficiale tecnico si laureò nel 1928, a 21 anni, classificandosi secondo nel suo corso e presentando una tesi dai contenuti rivoluzionari, intitolata 'Future developments in aircraft design'. Negli anni '20 erano stati condotti numerosi studi volti a superare i limiti intrinseci della propulsione elica/motore a scoppio per gli aerei: in particolare, il decadimento delle prestazioni ad alta quota dei motori e la dispersione periferica del flusso alle estremità delle pale dell'elica. Nella sua tesi, Whittle sposò la formula del motoreattore (aria compressa con un motore a scoppio, quindi miscelata con carburante e incendiata per produrre un getto di gas combusti ad alta velocità). Inviato alla scuola per istruttori di volo della RAF a Wittering, ebbe più tempo a disposizione per i suoi studi e sviluppò ulteriormente il concetto con un vero e proprio colpo di genio: eliminò il motore a scoppio, facendo azionare il compressore da una turbina a valle della camera di combustione; era nato il disegno del primo turbogetto.
Pur costellata da innumerevoli problemi, la vita professionale di Whittle fu confortata molto spesso da interventi provvidenziali di amici o sinceri ammiratori. Cosi, nel settembre 1929, un suo collega ufficiale della RAF, Pat Johnson, lo convinse a richiedere il brevetto per il suo turboreattore, ottenuto il 16 gennaio 1930.
Fu il primo brevetto al mondo concesso per un turbogetto che, nel caso specifico, prevedeva un compressore assiale a due stadi seguito da un compressore centrifugo, da una camera d combustione anulare a flusso invertito e da una turbina monostadio assiale. Secondo i calcoli di Whittle, non esistevano limiti teorici d1 velocità per i velivoli propulsi dai turboreattori, mentre l'accoppiata motore a scoppio/elica non avrebbe potuto comunque superare gli 800km/h.
Vale la pena notare che. all'epoca, Whittle volava sui caccia Armstrong Whitwonh SISKIN IIIA, capaci di “ben" 250 km/h!
Sviluppando ancora i suoi progetti, il giovane inventore britannico passo a una diversa configurazione del compressore, scegliendo la formula dei due compressori centrifughi uniti dorso a dorso a formare un unico stadio di compressione.
Poi... il silenzio. Nessuno sembrò interessato all'invenzione di Whittle: solo la RAF, che lo inviò prima al corso di ingegneria per ufficiali alla base di Henlow, poi alla facoltà di Scienze Meccaniche di Cambridge, riconobbe in qualche modo la genialità del suo ufficiale e gli permise di approfondire i suoi studi pionieristici nei ritagli di tempo. Sta di fatto che, allo scadere del brevetto, Whittle non fu 1n grado ci pagare le 5 sterline per il rinnovo e lo lascio decadere. Quindi si dedicò ad altre ricerche.
Solo nel maggio 1935, grazie all'intervento di altri amici, riuscì a costituire una piccola società, la mitica Power Jets, con un modesto capitale iniziale e con l'oggetto sociale di realizzare un motore aeronautico basato sul principio del turbogetto denominato WU (Whittle Unit).
II motore avrebbe dovuto erogare una spinta di 590 kg grazie a un rapporto di compressione di 4.4:1 e a una temperatura in ingresso alla turbina di 779' C: valori quasi fantascientifici per l'epoca!
Vale la pena notare che la RAF, di gran lunga l'istituzione più lungimirante in quell'intera vicenda. autorizzò il suo ufficiale a occuparsi della Power Jets in veste di presidente, a condizione che quel suo impegno non interferisse con la carnera militare.
Il propulsore fu pronto per il primo collaudo al banco il 12 aprile 1937.
Nonostante i forti dubbi dello stesso inventore. il motore si accese e girò. Anzi, fece ancora di più: sfuggi totalmente al controllo di Whittle e raggiunse gli 8.000 giri/minuto con un rombo spaventoso, mentre la camera di combustione fu presto costellata di aree che assunsero rapidamente un colore rosso scuro, poi arancione brillante, prima che il WU cominciasse letteralmente a frantumarsi, scagliando pezzi incandescenti in tutto il capannone della fabbrica di turbine a vapore British Thomson-Houston Company (BTH) prestato alla Power Jets per i collaudi.
Il turbogetto era fragorosamente diventato una realtà. Poi venne la burocrazia.
Whittle, sniffando benzedrina di giorno per tenersi sveglio e attivo e assumendo tranquillanti la sera per addormentarsi, riuscì a ricostruire il suo motore per altre due volte con l'aiuto dell'unico dipendente della Power Jets, Victor Crompton, finché fu in grado di presentarlo al Dott. David Pye, Direttore della Ricerca scientifica del Ministero dell'Aria britannico.
Pye fu stupefatto dei risultati e, con una totale inversione del suo iniziale scetticismo, riuscì a convincere il Ministero dell'Aria a finanziare la Power Jets acquistandone il primo motore e ordinando un propulsore per aereo.
Sempre tramite amicizie,Whittle ottenne la collaborazione della Gloster Aircraft Company, che progettò con lui e in breve tempo il modello E.28:39.
Peccato che, il 27 agosto del 1939, fosse decollato da Rostock, in Germania, lo Heinkel He.178 V1 propulso dal turbogetto HeS 3B da 500 kg di spinta ideato da Hans-Joachim Pabst von Ohain!
Per onore di cronaca, von Ohain, rampollo di una facoltosa famiglia e laureato in fisica, non ebbe praticamente difficoltà nel suo lavoro di progettazione e sviluppo del turbogetto: giunto ai risultati teorici definitivi sei anni dopo Whittle, fu subito assunto dall'ufficio progetti della Heinkel e in soli quattro anni riuscì a far volare il primo aviogetto della storia.
Whittle, invece, continuò a lottare strenuamente contro una burocrazia ottusa e prevenuta che, prima di lasciargli finalmente carta bianca, preferì dilapidare montagne di denaro in programmi meno brillanti, più complessi e destinati al fallimento guidati da personaggi più in sintonia con l'establishment che non quell'oscuro ufficialetto della RAF.
Anche dopo le prime commesse dei turbogetti della serie W, Whittle dovette guardarsi dai tentativi di by-passare lui e la Power Jets da parte della committenza pubblica e dell'industria privata.
In questo scenario, Whittle riuscì a costruire il prototipo W.1 X con 10 camere di combustione separate -a bottiglia per superare i problemi legati alla scarsa conoscenza dell'aerodinamica della combustione, e il W.I, installato sul Gloster E.2839 che compi finalmente il primo volo il 15 maggio 1941, quando già tutta la documentazione tecnica di Whittle e della Power Jets era stata passata dal Ministero alla BTH e alla Rover perché si occupassero della produzione: produzione poi arrestata il 20 maggio 1940 e ripresa solo I'l l giugno successivo per alcune incomprensioni sul livello di priorità da assegnare al programma.
Una versione evoluta del W.1, la W.2 nelle versioni W.28. W.2;500 e W.28/23. (ribattezzata WELLAND I dalla Rolls-Royce che era subentrata alla Rover nella produzione), spinse parecchi esemplari della prima serie del caccia Gloster METEOR.
Altri derivati diretti dal progetto di Whittle furono i Rolls-Royce DERWENT e NENE (quest'ultimo designato Pratt & Whitney J48 negli USA ed RD-45 in URSS, dove spinse rispettivamente i Grumman F9F PANTHER e i MiG-15).
Whittle era però ormai tagliato fuori dai giochi industriali: la Power Jets era stata nazionalizzata nel 1944 e fu fusa con la RAE nel 1946. Due anni dopo fu assegnata a Whittle una gratifica di 100.000 sterline a parziale compenso per le azioni cedute allo stato e, sempre nel 1948, ebbe il titolo onorifico di 'Sir'.
Whittle non gradi molto queste tardive riconoscenze: distribuì le 100.000 sterline tra i dipendenti della Power Jets (memore forse della fede laburista, che pure abbandonò dopo la nazionalizzazione forzata della “sua” azienda) e lasciò la RAF - ufficialmente per motivi di salute - con il grado di Air Commodore. Lavorò poi alla BOAC e alla Shell fino al 1957.
Nel 1976 si trasferì negli USA, dove assunse l'incarico di Professore Ricercatore presso il NAVAIR dell'Accademia Navale di Annapolis, dove compi studi sullo strato limite.
Dal 1978 ridusse il suo incarico a part-time per scrivere un libro sulla termodinamica delle turbine a gas e, proprio in quel periodo, conobbe Hans-Joachim Pabst von Ohain, anch'egli trasferitosi negli USA.
I primi incontri furono burrascosi, perché Whittle era convinto che von Ohain avesse utilizzato il suo brevetto del 1930 per realizzare lo HeS 3. Però, una volta compresa la buona fede del tedesco, fini per stringere con lui una solida amicizia, e spesso i due si presentarono insieme in pubbliche conferenze.
Sir Frank Whittle morì di cancro al polmone 1'8 agosto 1996 nella cittadina statunitense di Columbia, nel Maryland. dove viveva.
Un'ultima notazione sull'uomo, a testimonianza della sua irrequietezza e vivacità: nel 1976, dopo 46 anni di matrimonio e due figli, divorziò dalla moglie Dorothy Lee e sposò immediatamente dopo Hazel Hall.
