لوكهيد جيه 37

كان محرك لوكهيد J37 (الاسم التجاري للشركة L-1000 ) من أوائل المحركات النفاثة التوربينية التي صُممت في الولايات المتحدة . ^{[ 1 ]} لم يُنظر إليه على أنه ذو أهمية كبيرة عند بدء تطويره في ثلاثينيات القرن العشرين، فترك دون تطوير. وبحلول الوقت الذي أصبح فيه جاهزًا للإنتاج، كانت محركات أخرى، بعضها مُشتق من محركات بريطانية، قد تفوقت عليه في الأداء. لاحقًا، حُوِّل التصميم إلى محرك توربيني مروحي ، وهو T35 ، ثم بيع لاحقًا لشركة رايت إيرونوتيكال ، حيث لاقى اهتمامًا لاستخدامه في ما سيصبح لاحقًا قاذفة القنابل B-52 ستراتوفورتريس ، قبل أن يتحول هذا التصميم إلى محرك نفاث. بُني كل من J37 وT35 على شكل نماذج تجريبية، لكنهما لم يدخلا مرحلة الإنتاج.

في عام 1930، انضم ناثان سي. برايس إلى شركة دوبل ستيم موتورز ، وهي شركة مصنعة لمحركات البخار للسيارات وغيرها من الاستخدامات. وعلى مدار السنوات القليلة التالية، عمل على عدد من المشاريع، وبدأ في خريف عام 1933 العمل على محطة توليد طاقة تعمل بتوربينات بخارية لاستخدامها في الطائرات. كان توليد البخار على ارتفاعات عالية يتطلب ضغط الهواء إلى ضغط مستوى سطح البحر وتوصيله بمعدل ثابت إلى مواقد مولد البخار؛ اقترح برايس استخدام ضاغط طرد مركزي يعمل بتوربين غازي صغير، والذي بدوره يُدار بواسطة الغازات الساخنة من موقد يقع بين الضاغط والتوربين. ثم تُمرر الغازات الساخنة الخارجة من التوربين إلى مولد بخار، والذي بدوره يُشغل توربينات بخارية متصلة بمراوح (براءة اختراع أمريكية رقم 2,223,856).

بدأ برايس العمل على تصميمه الخاص للمحرك النفاث التوربيني عام 1938، على الرغم من أن هذا التصميم الأولي كان أكثر تعقيدًا بكثير مما ظهر لاحقًا باسم J37. وسعيًا منه للحفاظ على كفاءة استهلاك الوقود للمحرك مماثلة لمحركات المكابس الموجودة آنذاك، استخدم برايس مزيجًا من مراحل ضاغط محوري منخفض الضغط تغذي ضاغطًا تردديًا عالي الضغط . في عام 1941، عُيّن برايس من قبل شركة لوكهيد لتقييم شواحن جنرال إلكتريك الفائقة التي كانت تُركّب على الطائرة التجريبية XP-49 ، وهي نسخة عالية الارتفاع من طائرتهم الشهيرة P-38 . بحلول ذلك الوقت، كان برايس قد أنجز التصميم الأساسي لمحركه النفاث، واستطاع جذب اهتمام كبير مهندسي الأبحاث في لوكهيد، كيلي جونسون ، الذي أسس لاحقًا قسم "سكونك ووركس" الشهير في الشركة . كان جونسون يفكر في تصميم جديد عالي السرعة بعد أن واجه مشاكل انضغاطية متعددة عند السرعات العالية مع طائرة P-38، وبدا المحرك النفاث خيارًا طبيعيًا لهذا المشروع. خلال عام 1941 أمر بتطوير طائرة جديدة تعمل بمحرك برايس، حيث قام بتطوير المحرك باسم L-1000 والطائرة باسم لوكهيد L-133 .

في وقت لاحق من ذلك العام، وصلت بعثة تيزارد إلى الولايات المتحدة، وعرضت العديد من التطورات التكنولوجية التي يجري العمل عليها في إنجلترا، بما في ذلك معلومات عن تصاميم محركات فرانك ويتل النفاثة. وأشارت شائعات عن أعمال مماثلة في ألمانيا ، والرحلات الجوية التي حظيت بتغطية إعلامية واسعة في إيطاليا، إلى أن جميع الدول تقريبًا، باستثناء الولايات المتحدة، كانت تعمل على تطوير طائرات نفاثة، وأن الحصول على تصميم خاص بها أصبح فجأة ذا أهمية قصوى. قرر فانيفار بوش ، نظير تيزارد في الولايات المتحدة، أن أفضل مسار للعمل هو ببساطة ترخيص التصاميم البريطانية. وشُكّلت لجنة برئاسة ويليام إف. دوراند لوضع التصاميم البريطانية موضع الإنتاج وبناء طائرة لاختبارها. وقد أثمرت هذه المشاريع عن محرك جنرال إلكتريك J31 الذي يُشغّل طائرة P-59 إيراكوميت .

في 30 مارس 1942، قدمت شركة لوكهيد مقترحات لطائرتي L-133 وL-1000 إلى قسم التطوير التابع لسلاح الجو الأمريكي في قاعدة ويلبر رايت الجوية . في ذلك الوقت، تبين أن التصميم الأصلي معقد للغاية، فتم تطويره إلى تصميم جديد يستبدل المكابس بثلاث مراحل طرد مركزي، مع تبريد داخلي بين كل مرحلة وأخرى. كانت غرفة الاحتراق الرئيسية من النوع "الأسطواني" وتضم اثنتي عشرة وحدة احتراق داخل حاوية حلقية، تُغذي عادمها إلى توربين محوري خماسي المراحل. ولزيادة قوة الدفع، كان بالإمكان رش الوقود بين مراحل التوربين. ولضبط الأداء بدقة على ارتفاعات مختلفة، تم ربط مراحل الضاغط والتوربين باستخدام قابض هيدروليكي متغير السرعة . كان التصميم يتطلب وزنًا قدره 775  كيلوغرامًا (1700  رطل) وقوة دفع عند مستوى سطح البحر تبلغ 22700  نيوتن (5100 رطل). بحلول نوفمبر 1942، تم تحسين التصميم بشكل أكبر، واستقر الوزن عند 735  كيلوغرامًا (1610  رطلًا) واستُخدمت الفولاذات المطلية بالكروم في منطقة الاحتراق. بقي الجيش غير مهتم، ويبدو أن شركة لوكهيد بدأت تتراجع عن المشروع.

مع ذلك، في 19 مايو 1943، وافق برايس على البدء في إعادة تصميم جذرية بناءً على إلحاح رايت فيلد. وقد أنتج تصميمًا أبسط بكثير يتألف من ضاغطين محوريين بست عشرة مرحلة، مع مرحلة تبريد واحدة بينهما. ظلت المراحل الأربع الأولى من الضاغط الأمامي متصلة بقابض لتمكينها من العمل بالسرعة المثلى. ولأغراض الاختبار، لم تكن شفرات الضاغط مزودة بشكل انسيابي، وتم تثبيتها على المحور المركزي على حوامل دوارة للسماح بتغيير زواياها بين عمليات التشغيل. تم تقليص التوربين إلى أربع مراحل. تم تغليف الضاغط منخفض الضغط بغلاف أسطواني من جزأين مع أضلاع تقوية، مما أعطاه مظهرًا غريبًا يشبه قاع علبة البيض . تم تغليف الضاغط عالي الضغط الأقصر بشكل مماثل، ولكن بأضلاع تمتد من الأمام إلى الخلف فقط. تم سحب الطاقة بين مرحلتي الضاغط لتشغيل الملحقات، مع وضع علبة التروس أعلى المحرك خارج أغلفة الضاغط.

في يونيو 1943، أبدى الجيش اهتمامه بتصميم طائرة نفاثة من إنتاج شركة لوكهيد، لكنه تعاقد على طائرة P-80 شوتينغ ستار ، التي تعمل بمحرك هالفورد H.1 ذي التدفق المركزي، وهو نسخة مرخصة . كما أبدى الجيش اهتمامه بطائرة L-1000، وأرسل عقد تطوير طويل الأجل تحت اسم XJ37-1 في يوليو 1943، مع تسليم أول طائرة في 1 أغسطس 1945. إلا أنه عند انتهاء الحرب، لم يكن النموذج الأول قد اكتمل إلا بنسبة الثلثين تقريبًا. وقد أُسند جزء من العمل إلى شركة ميناسكو موتورز ، وفي نهاية العام، أُسند إليها الجانب الميكانيكي الكامل للمشروع. كان العمل جارياً على محرك XJ37 في نفس الوقت الذي كانت فيه تصاميم Westinghouse ذات التدفق المحوري المنافسة قيد التطوير، وهما 19A و19B ، تخضع للاختبار خلال الفترة 1943-1945، مما أدى إلى إنتاج أول محرك نفاث توربيني ذي تدفق محوري في أمريكا، وهو Westinghouse J30 ، والذي تم تصنيع حوالي 260 نموذجاً منه لأقدم الطائرات النفاثة العسكرية الأمريكية للبحرية الأمريكية، ولأول تصميم أمريكي لمقاتلة ذات جناح دلتا، وهو Convair XF-92 .

أصبح المحرك الأول جاهزًا للتشغيل أخيرًا عام ١٩٤٦. تعاقد الجيش على أربعة محركات أخرى. في ذلك الوقت تقريبًا، اقتُرح إصدار توربيني مروحي ، وهو محرك تايفون XT35 . ^{[ ٢ ]} كان هذا تعديلًا بسيطًا نسبيًا لمحرك J37، حيث أُضيفت مرحلة توربينية خامسة في مؤخرة المحرك، تحتوي على توربين شعاعي يُشغل المروحة الدافعة ويُخرج العادم حول الحافة الخارجية للمحرك. كان من الممكن تصميم بديل يُخرج العادم عبر فتحة في محور المروحة. في سبتمبر ١٩٤٧، تخلت شركة لوكهيد نهائيًا عن المشروع وباعت التصميم لشركة رايت إيرونوتيكال .

في ذلك الوقت، كان الجيش (الذي أصبح لاحقًا سلاح الجو الأمريكي ) بصدد تطوير قاذفة قنابل جديدة عابرة للقارات. ونظرًا لتكنولوجيا المحركات وهياكل الطائرات المتاحة آنذاك، بدا أن السبيل الوحيد لبناء مثل هذه الطائرة هو استخدام المحركات التوربينية المروحية، وكان رايت مهتمًا بالاستحواذ على هذه السوق. في يونيو 1946، اقترحت شركة بوينغ طرازها 462 لتلبية هذا المطلب، والذي كان مزودًا بستة محركات من طراز T35، تم تقليصها لاحقًا إلى أربعة محركات في سلسلة من عمليات إعادة التصميم. ومع ذلك، بحلول عام 1948، سمحت التطورات في تصميم هياكل الطائرات، ولا سيما إدخال الجناح المائل ، للقاذفة بالانتقال إلى المحركات النفاثة، مما أدى في النهاية إلى ظهور قاذفة القنابل B-52 ستراتوفورتريس .

استمر العمل على محركي J37/T35 حتى يوليو 1953، حيث تم تسليم ثلاثة محركات إلى القوات الجوية الأمريكية. سلمت القوات الجوية المحركات وجميع البيانات التي جمعتها إلى قطاع الصناعة ككل. لم يُبدِ أي جهة اهتمامًا إضافيًا، وانتهى المشروع بعد إنفاق ما يُقدّر بـ 4.5 مليون دولار (ما يعادل 30 مليون دولار تقريبًا في عام 2000).