本作品是對史圖館專欄的投稿，僅代表作者個人觀點；且不屬於嚴格意義上的歷史學術研究，僅供參考。

本文作者：無所事事mk

說起早期噴氣式發動機，大家往往都會想到英國人弗蘭克·惠特爾和德國人漢斯·馮·奧海恩。兩人各自設計的噴氣式發動機帶領人類第一次走進了噴氣式航空的大門。雖然至今人們仍然爲這兩人哪位先發明噴氣式發動機而爭論不休，但不可否認的是兩人都在差不多的時間點完成了噴氣式發動機的研發與製造。蘇聯，作爲1930年代新興的航空大國，自然也對這一新式的航空動力方式產生了濃厚的興趣。

在理論上，俄國人齊奧爾科夫斯基很早提出了噴氣式推進的學說。雖然這被人認爲是火箭的推進原理，但是噴氣式發動機本質上也就是個拿空氣當氧化劑的火箭發動機。1928年蘇聯的斯特奇金提出了噴氣式發動機設計藍圖，然而最後卻無疾而終。真正將蘇聯帶入噴氣時代的，則是一代航發大師：阿吉普·留裏卡。

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阿吉普·米哈伊洛維奇·留裏卡

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1937年，年僅29歲的留裏卡在哈爾科夫航空學院（ХАИ）提出了RTD-1火箭渦輪噴氣式發動機的設計，與其配套的是ХАИ-2式噴氣式戰鬥機。RTD-1採用兩級離心式壓氣機，設計推力4.9kN，燃氣溫度在650-700度之間。ХАИ-2戰鬥機的設計時速則高達900kph。然而RTD-1更多的是一種設計思考，從今天的角度而言，兩級式的離心式壓氣機會導致引擎尺寸過大，第二級壓氣機的大尺寸同時帶來了工業生產的問題——用什麼材料可以生產出一個既有大尺寸，又有足夠的強度與耐高溫特性的壓氣機渦輪？

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羅爾斯羅伊斯生產的兩級離心式壓氣機

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僅僅增加了一個壓氣級，複雜程度與所需空間大幅上升

同年，留裏卡在哈爾科夫航空研究所向駐所的人民委員提出了製作噴氣式發動機的計劃。當晚，他的意見便得到了通過，同時召開了部門會議，留裏卡在會上做了名爲《渦輪噴氣式航空發動機》的報告。這次會議的最後結果是其設想獲得通過並得到廠家支持。1938年，留裏卡調任列寧格勒基洛夫工廠第一特別設計局。在這裏，留裏卡開始了RD-1的研製。RD-1是一款採用軸流式壓氣機的渦輪噴氣式發動機，設計推力5.1kN，雖然之前留裏卡有設計RTD-1火箭式發動機的經驗，但這兩種發動機在諸如壓氣機這樣的部件上還是有很大區別，燃燒室的設計以及尾噴口耐高溫問題也亟待解決。在基洛夫工廠的臺架試驗上，燃燒室的試車曾經導致工棚和實驗室着火。到了1941年5月，整體設計已經完成了70%，各部件在地面試車也順利完成，不日即可進行組裝與整體測試，然而，1941年6月22日，偉大的衛國戰爭的爆發卻使得戰前的成果化爲烏有。留裏卡隨着基洛夫廠撤退到了烏拉爾。

在這一期間，蘇聯仍保留着衝壓式噴氣發動機的研發與實驗記錄，第一臺衝壓式噴氣發動機於1933年4月完成設計，其設計者爲Merkulov，該型發動機命名爲GIRD-4。衝壓式噴氣發動機靠飛機飛行速度來壓縮空氣，因爲沒有壓氣機，其結構比渦輪噴氣式簡單，然而因爲必須有一個初始速度來啓動發動機，因而無法單獨使用，必須與當時的活塞式戰鬥機組合，成爲一種混合動力飛機，藉此提高活塞式戰鬥機的飛行速度。1939年開始，蘇聯用DM2，DM4等發動機與I-153和YaK-7進行了多次混合動力實驗，雖然其可以將飛機的最高時速提高大約40kph，但是沒有保護的高危燃料使其飛行充滿了危險。此外，在燃料用盡後，掛在翼下的發動機機體反而成了飛機的負擔，過大的重量與極大的空氣阻力使得活塞式飛機的飛行性能急劇下降。YaK-7在翼下吊裝兩臺DM-4時還有重心過前的問題。最後計劃由於不切實際被終止。

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上:YaK-7 PVRD（YaK-7+DM4）

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下：I-153+DM2

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留裏卡撤退到了烏拉爾山的車里雅賓斯克，蘇聯政府在戰爭開始時只考慮如何基於現有裝備來武裝部隊，對包括噴氣式發動機在內的高新技術的研發則下達了停止令。這時候的蘇聯需要集中一切資源保衛國家，因而在這裏留裏卡開始從事坦克散熱器的相關研製工作。直到1942年3月，隨着前線戰況的好轉，留裏卡獲准繼續進行噴氣式發動機的研究。8月，留裏卡在斯維爾德洛夫斯克重新組建了渦輪噴氣式發動機的設計團隊，繼續研製工作。1943年，他重新飛回還在孤島中的列寧格勒，挖出了"油紙包着的"RD-1零件。但此時設計團隊人員減少，工作量增加，加之情報人員傳來的關於德國噴氣式戰鬥機的一些數據，留裏卡決定在RD-1的基礎上重起爐竈。

而RD-1重起爐竈的結果便是S-18。S-18同樣採用了軸流式壓氣機，增壓級數由6級增加到了8級，採用了環形燃燒室，推力也增加到了12.7kN。但發動機在地面試驗期間卻發生了諸多問題，比如發動機喘振，葉片斷裂，葉片脫落，燃燒室過熱。噴氣式引擎運作時產生的高溫一直是早期研究者嗜待解決的問題，要想解決這些問題，需要一個國家的材料工業上升到足夠的水平，開發出全新的材料來應用到新的發動機上。此外，噴氣式發動機中的壓氣機喘振問題也一直困擾着研發者，如今我們知道壓氣機喘振是壓氣機轉子葉片葉背處氣流分離導致的，但在當時，發動機突然出現的抖動、過熱、損壞乃至燃燒室火焰逆流是毫無徵兆的，只有經過無數的實驗，報廢大量的試驗機，方纔找到喘振這一罪魁禍首。S-18本身並沒有防喘振放氣裝置，這使得在進氣量改變時出現了喘振這一惡劣問題。

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S-18引擎剖視圖 可見8級軸流式壓氣機與環形燃燒室​

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以S-18爲計劃引擎的兩架飛機：La-VRD(上)與Gy-VRD（下）

隨着1945年德國戰敗，兩具德國Jumo-004發動機被送到留裏卡設計局，留裏卡由此解決了S-18上的一些問題。此時，蘇聯國內對於是自己發展噴氣式發動機還是仿製德國產品產生了爭議。留裏卡在對比了兩種產品後認爲，S-18相較於Jumo-004，推力，重量，燃油消耗率均有優勢，但jumo-004更加可靠，而且外形風阻更小。留裏卡建議保留S-18項目，同時仿製Jumo-004，以儘快形成蘇聯空軍的戰鬥力。因此，S-18被重新冠名以TR-1的代號繼續研製。1946年，TR-1在臺架試驗中獲得了12.642kN的最大推力，其設計壽命爲20小時，其推力、壽命、可靠性、油耗基本滿足設計指標，並在其基礎上衍生出了TR-2與TR-3型軸流式渦輪噴氣發動機。

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TR-1內視圖 可見進氣口整流罩 改進的壓氣機與燃燒室

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蘇聯空軍依靠德國的Jumo-004與BMW-003引擎走進了噴氣時代；依靠英國的"尼恩"與"德溫特"掌握了領先的噴氣技術。然而蘇聯並沒有就此放棄國產航空噴氣式發動機的研發，從1938年開始的RD-1,到1947年的TR-3，再到後續的AL-5與AL-7，留裏卡用了二十年的時間，整合了國內與世界的先進技術，在這個新興的領域有了屬於自己的一席之地。儘管那些早期的引擎有些僅僅只有一張圖紙，甚至可能只是一紙數據，但卻是蘇聯航空發動機發展的成長足跡。

PS:感謝臥煙社的輕巡能帶研究員對於本文的資料支持和時間點校對

參考資料：

【1】晨楓（2014）.米高揚設計局與米格飛機[M]

【2】彭友梅（2015）.蘇聯/俄羅斯/烏克蘭航空發動機發展[M]

【3】呂鴻雁 郝建平 航空動力裝置[M]

【4】Bowing Courseware（2012）.EASA ATPL TRAIN POWERPLANT[M]