Das Lockheed J37 (Werksbezeichnung L-1000) war ein Turbojet-Triebwerk, das Anfang der 1940er Jahre entwickelt wurde.
Geschichte Bearbeiten
1930 kam Nathan C. Price zu Doble Steam Motors, einem Hersteller von Dampfmaschinen für Autos und andere Zwecke. In den nächsten Jahren arbeitete er an einer Reihe von Projekten und begann ab Herbst 1933 mit der Arbeit an einer Dampfturbine für den Einsatz in Flugzeugen. Der Motor verfügte über einen Radialverdichter, der einer Brennkammer Luft zuführte, die wiederum Dampf in eine Turbine einleitete, bevor dieser durch eine Düse ausströmte und den Verdichter und einen Propeller mit Strom versorgte. Der Motor wurde Anfang 1934 in ein Testflugzeug eingebaut, wo er eine vergleichbare Leistung zu bestehenden Kolbenmotoren zeigte, mit Ausnahme von Schwierigkeiten, die Leistung in höheren Höhen aufgrund des Kompressors aufrechtzuerhalten.
Price begann 1938 mit der Arbeit an seinem eigenen Turbojet-Konzept, wobei dieses viel komplexer war als das, was schließlich als J37 entstand. Um die Kraftstoffeffizienz des Motors auf das Niveau der zeitgenössischen Kolbenmotoren zu bringen, verwendete Price eine Kombination von niedrigverdichteten Axialverdichterstufen, die einen hochverdichtenden Kolbenkompressor speisten. 1941 wurde er von Lockheed beauftragt, die General-Electric-Turbolader zu bewerten, die für die experimentelle XP-49, einer Höhenversion der P-38, geeignet sind. Zu diesem Zeitpunkt hatte Price die Grundauslegung seines Jets fertiggestellt und konnte das Interesse von Lockheeds Chief Research Engineer Kelly Johnson wecken, der später die Skunk Works gründen sollte. Johnson hatte über ein neues Hochgeschwindigkeitskonzept nachgedacht, nachdem er mit der P-38 bei hoher Geschwindigkeit auf Kompressibilitätsprobleme gestoßen war, und das Düsentriebwerk schien in dieses Projekt zu passen. 1941 ordnete er die Entwicklung eines neuen Flugzeugs an, das mit dem Triebwerk von Price angetrieben werden sollte und entwickelte das Triebwerk als L-1000 und das Flugzeug als Lockheed L-133.
Später in diesem Jahr kam die Tizard-Mission in den USA an und präsentierte viele technologische Fortschritte, an denen in England gearbeitet wurde, einschließlich Informationen über Frank Whittles Düsentriebwerk. Gerüchte über ähnliche Arbeiten in Deutschland und die weithin bekannten Flüge in Italien deuteten darauf hin, dass praktisch jeder außer den USA an Jets arbeitete und ein eigenes Konzept plötzlich größte Bedeutung erlangte. Vannevar Bush, Tizards Amtskollege in den USA, entschied, dass die beste Vorgehensweise darin bestand, die britischen Triebwerke einfach zu lizenzieren. Ein Komitee unter der Leitung von William F. Durand wurde gegründet, um diese in Produktion zu bringen und ein Flugzeug zu bauen, um sie zu testen. Diese Projekte entstanden als General Electric J31, der die P-59 Airacomet antrieb.
Am 30. März 1942 legte Lockheed Vorschläge für die L-133 und L-1000 bei der Entwicklungsabteilung der US Army Air Force auf dem Wilbur Wright Field vor. Zu diesem Zeitpunkt erwies sich die ursprüngliche Auslegung als zu komplex und hatte sich zu einem neuen Konzept entwickelt, das die Kolben durch einen Satz von drei Radialstufen ersetzte, mit Zwischenkühlung zwischen jeder der Stufen. Die Hauptbrennkammer war eine Rohr-Ring-Brennkammer mit zwölf Flammendosen, die ihren Auspuff einer fünfstufigen Axialturbine zuführten. Für zusätzlichen Schub konnte Kraftstoff zwischen den Turbinenstufen gesprüht werden. Um die Leistung in verschiedenen Höhen zu optimieren, wurden die Verdichter- und Turbinenstufen mit einer hydraulischen Kupplung mit variabler Geschwindigkeit gekoppelt. Die Konstruktion sah ein Gewicht von 1.700 lb (775 kg) und einen Meeresspiegelschub von 5.100 lbf (22700 N) vor. Bis November 1942 war die Technik weiter verfeinert worden, wobei sich das Gewicht auf 1.610 Pfund (735 kg) und der Verbrennungsbereich mit Chromstahl absetzte. Die Armee blieb jedoch uninteressiert.
Dennoch stimmte Price am 19. Mai 1943 zu, auf Drängen von Wright Field eine radikalere Neugestaltung zu beginnen. Er produzierte eine viel einfachere Auslegung, bestehend aus zwei sechzehnstufigen Axialverdichtern mit einer einzigen Stufe der Zwischenkühlung zwischen ihnen. Die ersten vier Stufen des vordersten Verdichters blieben gekuppelt, damit sie mit optimaler Geschwindigkeit arbeiten konnten. Zu Testzwecken hatten die Vredichterschaufeln keine Tragflächenformung und wurden an der zentralen Nabe an rotierenden Halterungen befestigt, um ihre Winkel zwischen den Läufen zu ändern. Die Turbine wurde auf vier Stufen reduziert. Der Niederdruckverdichter war in ein zweiteiliges zylindrisches Gehäuse mit Versteifungsrippen eingeschlossen, was ihm ein seltsames Aussehen ähnlich dem Boden eines Eierkartons gab. Der kürzere Hochdruckverdichter war ähnlich ummantelt, aber mit Rippen, die nur von vorne nach hinten liefen. Zwischen den beiden Verdichterstufen wurde die Stromversorgung abgezweigt, wobei das Getriebe auf der Oberseite des Triebwerks platziert wurde.
Im Juni 1943 demonstrierte die Armee schließlich ihr Interesse an einem Lockheed-Strahlflugzeug, beauftragte aber die P-80 Shooting Star, die von einer lizenzierten Version des Radialtriebwerks Halford H.1 angetrieben werden sollte. Sie blieben auch an der L-1000 interessiert und vergaben im Juli 1943 mit der ersten Lieferung am 1. August 1945 einen langfristigen Entwicklungsvertrag unter dem Namen XJ37-1. Als der Krieg endete, war das erste Exemplar nur zu etwa zwei Drittel abgeschlossen. Ein Teil der Arbeiten war an die Menasco Motors Company vergeben worden, und Ende des Jahres wurde ihnen die gesamte mechanische Seite des Projekts übergeben.
Das erste Triebwerk war 1946 endlich betriebsbereit und vier weitere J37 wurden bestellt, aber zu diesem Zeitpunkt wurde das J37 von der J30, J35 und J36 überholt und landete nur in der Prototypenphase.
Literatur Bearbeiten
- Antony L. Kay: Turbojet: History and Development 1930–1960, Volume 2 – USSR, USA, Japan, France, Canada, Sweden, Switzerland, Italy and Hungary. Crowood Press: 2007, ISBN 9781861269393, S. 71–74.
- William Norton: Experimental & Prototype Aircraft Projects: Fighters 1939–1945. North Branch, MN, Specialty Press: 2008, ISBN 9781580071093, S. 220–222.
- Dennis R. Jenkins, Tony R. Landis: Experimental & Prototype U.S. Air Force Jet Fighters, Specialty Press, 2008, ISBN 978-1-58007-111-6, S. X–XI, 131, 249.
- James St. Peter: The History of Aircraft Gas Turbine Engine Development in the United States – A Tradition of Excellence. International Gas Turbine Institute of the American Society of Mechanical Engineers, Atlanta, GA: 1999, ISBN 0-7918-0097-0.
- Robert Schlaifer, Samuel Dalziel Heron: Development of Aircraft Engines. Division of Research, Graduate School of Business Administration, Harvard University: 1950, ISBN 9780080187402.
Einzelnachweise Bearbeiten
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „Sometime in the mid-1930s he hit on the idea of connecting a centrifugal compressor to a gas turbine driven by the hot gasses coming out of a burner between the compressor and turbine. Hot gasses exiting the turbine then traveled to a boiler go generate steam, which drove steam turbines connected to propellers.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „Price went to Lockheed Aircraft Corp. in 1941 as a consultant on General Electric turbosupercharger installation for the Lockheed XP-49.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „There he met Lockheed Chief Research Engineer Clarence »Kelly« Johnson, who he told about his gas turbine concepts. Johnson was working on a high-speed airplane design that seemed a natural fit with Price's engine. Thus was born the Lockheed L-133 airplane and L-1000 engine.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „In a 30 Mar 1942 letter to the Materiel Command (MatCmd) Experimental Engineering Section Chief, Lockheed Vice President and Chief Engineer Hall L. Hibbard submitted a proposal introducing the Lockheed Model L-133, a »…very advanced design for a single place interceptor…«, and offered to send Lockheed engineers to Wright Field to discuss the proposal.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „Carroll observed that Lockheed's L-133 proposal represented goals that could be achieved only after a long, elaborate research and development effort, was too complex an undertaking for a single project and suggested a more conventional airplane be discussed at the upcoming conference.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „An axial flow compressor and a three-stage centrifugal compressor comprised the early L-1000 compressor section.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „Air exiting the axial compressor passed through a liquid-cooled intercooler before entering the first centrifugal stage, and then through a second liquid-cooled intercooler before passing into the second centrifugal stage.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „Air exiting the third centrifugal stage entered can-annular burners where fuel was added and ignited.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „Lockheed first proposed a five-stage turbine, but later reduced this to four stages. Price envisioned air-cooled turbine blades and nozzles, providing air passages throughout the engine.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „Apparently Lockheed had plans to coat the combustion chamber interiors with carborundum, but Col Keirn's remarks relating MatCmd experience with carborundum refractory material's effects on downstream turbine buckets had caused Lockheed to change the combustion chamber design, making use of chrome-nickel steel cooled by excess air. The most recent power plant weight estimate was 1,620 lb, which included the lubrication system and necessary accessories.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „The biggest change to the compressor was the elimination of the triple centrifugal high-pressure stage in favor of a 16-stage axial flow type. The 16-stage low-pressure compressor was driven through a gear train at a different (but unspecified) speed. The first four low-pressure stages were driven through a fluid coupling, making them variable speed, again to accommodate the lower air density at high altitude. Air exiting the low-pressure compressor passed through a liquid-cooled intercooler before entering the high-pressure compressor. The intercooler coolant circulated through a radiator surrounding the tailpipe. Cooling air entered a concentric duct, passed around the engine, through the radiator and into the exhaust stream. A four-stage turbine drove the compressors and fed an afterburner with a variable-area nozzle. The number of accessory drives had been reduced and the scheme to drive the landing gear and boundary layer control blowers was gone.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „On 5 Jul 1943 MatCmd issued AFP 322189 for the purchase of one Lockheed L-1000 Jet power plant at a cost of $1,352,491.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „Hibbard further argued that although the weights of the Lockheed and Halford H-1 were about the same, the Lockheed engine was about half the H-1's diameter, the space required to house it about 60%, the thrust almost double, and the specific fuel consumption 50% better. One should note that on the day this letter was written the H-1 had been FLYING for over three months while Lockheed was still just dreaming. A Halford H-1B powered the Lockheed P-80 prototype.“
- Kimble D. McCutcheon: The Lockheed L-1000 (XJ37) Turbojet. In: enginehistory.org. Aircraft Engine Historical Society, 29. Januar 2022, abgerufen am 26. Mai 2022 (englisch): „On 18 Oct 1945, Col Keirn requested that revised titles to be used in reports: MX-411 XJ37-1 Formerly L-1000.“
- Jeremy R. Kinney: The power for flight – NASA's contributions to aircraft propulsion. Washington, DC 2017, ISBN 978-1-62683-038-7, S. 26 (google.de).