如今，當我們穿梭于各大主要機場，噴氣式發動機的轟鳴已是司空見慣的背景音。然而，你可曾想過，在那個沒有噴氣式飛機的年代，航空旅行是何等景象？我們今天能夠數小時內跨越千里，習以為常地環游世界，這一切的起點，都源于一項劃時代的偉大發明——噴氣式渦輪發動機。而在它登上世界舞臺之前，空中飛行遠比現在緩慢和耗時。盡管活塞驅動的螺旋槳發動機已使航空業在飛行距離和速度上取得了巨大飛躍，但人們普遍相信，飛機推進技術的下一次重大突破已近在咫尺。然而，釋放這一潛能，讓噴氣式飛機翱翔藍天，則需要資金、智慧以及敢為人先的開拓精神。

這位先驅者，便是弗蘭K·惠特爾爵士（Sir Frank Whittle）。他集飛行員、工程師、發明家和深思熟慮的思想家于一身，憑借堅定的信念，將噴氣式渦輪發動機從腦海中的一個概念，一步步推向圖紙，最終使其成為未來數十年航空動力的主流選擇。這是一個來自英格蘭腹地的工程師之子，如何憑借堅韌不拔的精神和機械工程的天賦，成為航空史上真正先驅的故事。正是因為弗蘭克·惠特爾爵士，我們才能在現代社會數小時而非數日之內環游地球。

工業之心的啟蒙與皇家空軍的錘煉

弗蘭克·惠特爾于1907年6月1日出生在英國工業中心城市考文垂。他的父親是一名機械師，惠特爾的童年大部分時間都在父親公司的車間里度過，操作機械工具和車床，為其他行業生產零部件。彼時，他已展現出對工程學的濃厚興趣，不僅精通父親工廠里的燃氣動力工具，還在業余時間對航空產生了強烈的好奇。

成長過程中，惠特爾常常泡在當地圖書館，沉醉于航空、天文學、工程學、燃氣輪機以及飛行演進等領域的知識海洋——這些深厚的積累為他日后的成就奠定了堅實基礎。隨著知識的增長，他對加入英國皇家空軍（RAF）的向往也日益強烈，并決心一旦達到年齡便立即投身軍旅。

1923年1月，惠特爾以優異成績通過皇家空軍的入學考試，最初被錄用為一名飛機機械師。然而，他內心深處一直渴望飛行，立志成為一名飛行員。但由于身材矮小，他在兩次空勤人員選拔中均因體格原因被拒。但他并未放棄，甚至曾用化名再次申請（這早期便顯露出他堅韌不拔和雄心勃勃的性格）。1926年，在他的第三次嘗試中，惠特爾終于通過了體檢，被傳奇的英國皇家空軍克蘭威爾訓練基地錄取，接受飛行軍官培訓。這個機會，惠特爾絕不會錯過。

在皇家空軍的基礎飛行課程中，惠特爾表現出色，僅用了13.5小時的飛行訓練便完成了首次單飛（無教練陪同）。隨后，他晉升為皇家空軍布里斯托爾貨運機隊的飛行員，并因其特技飛行和“炫技”而小有名氣，也因此不止一次受到上級軍官的訓斥。

畢業論文的遠見：“發動機噴氣”概念的雛形

在克蘭威爾的訓練期間，每位學員畢業前都必須提交一篇論文。惠特爾選擇了自己最熟悉的領域——飛行發展，旨在實現遠超當時可能達到的更高速度和高度。在他的題為《飛機設計的未來發展》的論文中，惠特爾論證，即使經過進一步發展，活塞螺旋槳飛機在未來也不太可能達到超過500英里/小時（800公里/小時）的空速。

取而代之，惠特爾在論文中提出了一項他稱之為“發動機噴氣”（motorjet）的新發明：該裝置使用傳統的活塞發動機驅動空氣壓縮機，為燃燒室提供壓縮空氣，燃燒室產生的廢氣直接用于產生推力。盡管這一概念當時在航空航天工業中已有人提及，但惠特爾認為，他的“發動機噴氣”裝置在更高的高度運行效率會更高，因為密度較低的空氣阻力更小，從而提高整體效率。

1928年，21歲的惠特爾從皇家空軍學院畢業，被委任為皇家空軍少尉飛行員，后來被評價為一名“卓越至高于平均水平”的飛行員。

從“發動機噴氣”到燃氣輪機：設計的持續演進

提交論文后，惠特爾繼續研究“發動機噴氣”原理。他得出結論，通過用燃氣輪機替代活塞發動機，可以在相同的基本結構下獲得更強大的推力。即用燃氣輪機從廢氣中提取更多能量來驅動壓縮機，而非使用活塞發動機驅動的壓縮機為燃燒器提供壓縮空氣。剩余的廢氣則為飛機提供推力。

在繼續履行皇家空軍飛行職責的同時，惠特爾因其出色的飛行技術很快被選為教官。1929年，當他被派往劍橋郡的皇家空軍威特靈基地時，他繼續向基地負責人推廣他的“發動機噴氣”設計理念。惠特爾很快在帕特·約翰遜（Pat Johnson）飛行軍官身上找到了知音，后者曾是一名專利審查員。約翰遜隨后將惠特爾的概念呈報給了基地指揮官。

在指揮官的鼓勵下，1929年底，惠特爾將其概念發送給位于倫敦的英國空軍部，試探政府是否對此感興趣。惠特爾隨后被邀請至倫敦會見空軍部科學與工業研究部的一名官員。然而，會面之后，惠特爾收到一封信函，稱空軍部仍不相信他的設計能夠達到實用噴氣式發動機所需的效率。空軍部指出了其設計中的若干所謂缺陷和一處計算錯誤，但承認“內燃式渦輪機幾乎肯定會發展成為一種成功的發動機，但在此之前，壓縮機和渦輪機的性能都必須得到極大改進。然而，調查你的方案確實很有意義，軍中同仁提出的任何建議總是受歡迎的。”

這一拒絕惠特爾設計的決定，最終對惠特爾本人、英國政府乃至后來導致第二次世界大戰爆發的歐洲緊張局勢都產生了巨大影響。

帕特·約翰遜始終堅信惠特爾設計的有效性，并在他的幫助下，該設計于1930年1月獲得了專利。惠特爾因此完全保留了其發動機的設計權。隨后，他與多家商業機構舉行了會議，這些機構對他的設計表示了興趣，但并未提供進一步研發所需的資金。

在擔任飛行教官的同時，惠特爾于1932年進入皇家空軍軍官工程學院學習。憑借入學考試各科目平均98%的成績，他得以完成為期一年的縮短課程。成功結業后，惠特爾決定在英國劍橋大學彼得豪斯學院攻讀為期兩年的工程學課程，并于1936年以一級榮譽獲得機械科學學位。至今，劍橋大學工程學院外仍有一塊紀念牌匾，以紀念惠特爾曾在此就讀。

“動力噴氣”公司的誕生：夢想照進現實

從劍橋畢業后，皇家空軍額外給予惠特爾一年時間來發展他的設計。然而，由于缺乏額外資金，惠特爾無法續展其設計專利，專利因此失效，這為其他人進一步開發該技術敞開了大門，也帶來了風險。

幸運的是，通過與前皇家空軍同僚的一系列偶然會面，惠特爾與兩名退役的皇家空軍軍人建立了合作關系，惠特爾在新合伙企業中保留了一半股份。他們的計劃是，通過建立一個正式的組織架構，能更好地為惠特爾的設計尋求商業資金。

在經歷了一系列不成功的融資會議后，該合伙企業最終在1935年9月獲得了一家偏愛高風險投資項目的專業投資銀行的青睞。該銀行同意資助惠特爾設計的研發。隨著這筆交易的敲定，惠特爾噴氣發動機的未來得到了保障，航空史的進程也因此永遠改變。

通過投資銀行、英國空軍部以及惠特爾及其兩位合伙人之間的三方談判，一家名為“動力噴氣”（Power Jets）的新公司成立了。惠特爾及其合伙人保留了49%的股份，銀行首期投資2000英鎊（約合2680美元），并有權在18個月內追加投資18000英鎊（約合24120美元）。

由于惠特爾仍是全職皇家空軍軍官，他需要特別許可才能在皇家空軍職責之外工作，并且每周投入到“動力噴氣”公司的時間被限制在僅六小時。然而，由于惠特爾獲準在劍橋多留一年繼續研究生學習，這一限制在實際中影響不大。

在皇家空軍繼續其自身噴氣發動機研發工作的同時，“動力噴氣”公司的其他人則著手制造一臺原型發動機，以驗證其可行性和有效性。到1936年底，在位于惠特爾家鄉考文垂附近的英國湯普森-休斯頓公司所屬的一家工廠里，原型機已接近完成首次試車，并且其制造成本也遠低于最初的2000英鎊預算。

德國入局與英國的遲緩：噴氣時代的競賽

此時，兩位德國頂尖航空工程師——容克斯公司的赫伯特·瓦格納（Herbert Wagner）和亨克爾公司的漢斯·馮·奧海恩（Hans von Ohain）——已開始研發他們自己的噴氣式渦輪發動機。多年來，人們一直懷疑德國的工作是在惠特爾專利失效后在其基礎上發展起來的，但德國方面始終否認這一點。與英國皇家空軍幾年前對惠特爾設計的冷淡態度不同，德國航空部對馮·奧海恩的新設計給予了更積極的支持，第一架噴氣式飛機的研發在該國迅速推進，而在英國則進展緩慢。

盡管遭遇了更多挫折，包括皇家空軍支持了一位密切關注惠特爾在“動力噴氣”公司工作的競爭對手所生產的噴氣發動機設計，“動力噴氣”公司仍在幾乎瀕臨破產的情況下繼續其研發工作。1937年7月，銀行向該公司提供了250英鎊的緊急貸款，使其得以維持運營。這再次成為惠特爾及其發動機設計命運的轉折點。

在惠特爾的一位行業聯系人向空軍部提交了一份高度評價的報告后，后者決定對惠特爾的工作表現出更大的興趣，并向研發基金追加投資5000英鎊（約合6700美元），用于生產惠特爾發動機的可飛行版本，當時被稱為“動力噴氣WU”（Whittle Unit，惠特爾單元）。

整個20世紀30年代后期，“動力噴氣WU”的研發工作持續進行，但此時德國在研發進度上已遙遙領先。盡管德國人在研發噴氣發動機方面也遇到了挫折，但他們最終比英國早了關鍵的九個月，率先將第一架噴氣式飛機——亨克爾He 178送上藍天，隨后是梅塞施密特Me 262。

Me 262在二戰末期投入德國空軍服役，其飛行速度遠超盟軍飛機，火力也更為強大。據統計，Me 262在戰爭結束前至少擊落了542架盟軍飛機，這讓英國皇家空軍懊悔不已，后悔當初沒有及早接納和支持惠特爾的初步設計。最終，對惠特爾項目資金的缺乏，以及皇家空軍多年來的猶豫不決和缺乏支持，使英國在制造實用噴氣發動機的競賽中失去了寶貴的先機——這些問題在1939年第二次世界大戰爆發時，都反過來困擾著英國政府。

破長空：歷史性的首次飛行

最終，盡管遭遇了更多挫折和無數個不眠之夜（這些都對惠特爾的心理健康造成了不利影響），“動力噴氣”公司還是成功地將其設計改進到足以生產出一臺可飛行的發動機，并將其安裝在格洛斯特飛機公司（Gloster Aircraft）的E28/39研發試驗機上。1941年4月7日，該飛機在英格蘭西部的布羅克沃思機場開始滑行測試。隨后，在1941年5月15日，由惠特爾發動機驅動的E.28/39從皇家空軍克蘭威爾基地起飛，飛行了17分鐘，最高時速達到約340英里（545公里/小時）。

幾天之內，經過進一步的試飛，該飛機在25000英尺（7600米）高度的飛行速度達到了370英里/小時（600公里/小時），遠超當時皇家空軍最快的飛機——超級馬林“噴火”戰斗機。隨著飛機和惠特爾發動機設計的性能得到驗證，包括勞斯萊斯、英國飛機公司（BAC）和霍克-西德利在內的其他英國主要航空航天公司都開始對進一步發展這項技術產生了濃厚興趣。

整個二戰期間，這些公司進一步研發了噴氣式飛機。惠特爾本人則致力于研發更強勁的發動機型號，以拓寬其應用前景。皇家空軍委托設計了一款由惠特爾設計的發動機驅動的新型噴氣式戰斗機——格洛斯特“流星”（Gloster Meteor），盡管該型號在1945年6月戰爭結束前，在皇家空軍服役中的影響甚微。

1942年6月，聲名鵲起的惠特爾應邀訪問了包括貝爾飛機公司和通用電氣在內的多家美國航空航天公司。此行的目的是讓惠特爾分享他的知識，以加速美國對噴氣式飛行的理解，從而推動其噴氣式飛機項目的發展。

次飛躍：高涵道比渦扇發動機的誕生

即使格洛斯特“流星”已投入服役，且全球多家航空航天公司都在發展噴氣技術，惠特爾并未就此止步。為了進一步提高噴氣發動機的效率，尤其是在較低速度下的效率，惠特爾設計出一種獨特的方法來“減速增流”他的噴氣發動機，即將類似“流星”戰斗機那種小質量、高速度的噴氣流，轉換成大質量、低速度的噴氣流，從而有能力驅動未來更大型的飛機。

惠特爾的方法是利用一個額外的渦輪從噴氣流中提取能量，并用這部分能量驅動位于發動機前端的一個低壓壓氣機或一個大型風扇。這個風扇能夠“吸入”遠多于噴氣發動機核心本身所需的空氣，并將這些額外的空氣向后推，形成一股“冷噴氣流”。

他完成的新系統被稱為渦輪風扇發動機（turbofan engine），即渦扇發動機，至今仍廣泛應用于大型軍用和商用飛機。該設計在主發動機的排氣部分增加了一個額外的渦輪，形成了一個雙轉子動力裝置。后來又增加了第三級，在發動機核心外部安裝了特殊形狀的渦輪葉片，這將發動機的“涵道比”提高了約三到四倍，為未來驅動更大型飛機的大型噴氣式渦輪發動機的生產鋪平了道路。

隨著戰爭的繼續，到1944年，皇家空軍已經意識到早期忽視惠特爾和“動力噴氣”公司工作的錯誤。該公司最終被收歸國有，惠特爾及其兩位合伙人獲得了其股份的補償，但設計的知識產權則移交給了英國政府。與此同時，惠特爾在進行研發工作的同時，成功地保留了他在皇家空軍的職位，并在二戰結束時晉升為中校（Squadron Leader）。

后的歲月與不朽的傳奇

戰爭結束后的幾年里，全球各地的航空航天公司紛紛采用惠特爾的技術，開始為各種航空應用制造他們自己的噴氣式渦輪發動機。

然而，惠特爾本人卻因過度勞累而心力交瘁，并且深信如果皇家空軍早些支持他的設計，許多空勤人員的生命（以及其他在二戰中喪生的人們）或許能夠得以挽救。他在1948年以空軍準將（Air Commodore）的軍銜因健康原因從皇家空軍退役。

盡管如此，惠特爾并未停止工作。在整個20世紀50、60和70年代，他受雇于多家英國航空航天公司，并獲得了多項重要獎項和頭銜。1948年，他被授予大英帝國爵級司令勛章（KBE），獲準在其名前使用“爵士”（Sir）的頭銜，這是英國公民可獲得的最高榮譽之一。

惠特爾最終與第一任妻子離婚，并與一位美國人再婚，定居美國，在馬里蘭州安納波利斯的美國海軍學院擔任研究教授。他后來的研究主要集中在大氣物理學領域，直到1976年轉為兼職，并最終于1979年從所有有償工作中退休。在其教授任期內，惠特爾撰寫了一本名為《燃氣輪機航空熱力學：特別針對飛機推進》（Gas Turbine Aero-thermodynamics: With Special Reference to Aircraft Propulsion）的教科書，該書于1981年出版。

頗具諷刺意味的是，二戰結束后的許多年里，惠特爾和他的德國同行漢斯·馮·奧海恩偶爾會在各種機構以及在全球各地舉行的講座中相遇。盡管惠特爾最初認為馮·奧海恩是在他的設計專利到期后看到細節才得以開發出噴氣發動機的，但他最終改變了這一看法，兩人在美國一同巡回演講時成為了摯友。

據稱，在戰后多年的一次談話中，馮·奧海恩曾對惠特爾說：“如果你當初獲得了資金，你會比我們領先六年。如果希特勒或戈林聽說英國有個人駕駛著一架小型實驗飛機能飛500英里/小時，并且正在研發中，那么第二次世界大戰很可能就不會爆發了。”

1996年8月9日，弗蘭克·惠特爾爵士因肺癌在馬里蘭州哥倫比亞的家中去世。雖然他在美國被火化，但他的骨灰被送回英國，安放在皇家空軍克蘭威爾基地附近一座教堂的紀念堂內——73年前，惠特爾正是在那里開啟了他的皇家空軍征程。

結語：天空因他而不同

無論誰第一個駕駛噴氣式飛機上天，弗蘭克·惠特爾爵士至今仍被大多數人視為“噴氣發動機之父”。畢竟，正是惠特爾首先構思并申請了通過壓縮氣體并點燃以產生推力的專利概念，這一概念最初吸引了許多人的注意——盡管遺憾的是，在當時，并未引起皇家空軍或英國空軍部中那些關鍵人物的重視，即便第二次世界大戰的陰云已日益逼近。

所以，下一次當你乘坐商用噴氣式客機去往某地，當那些巨大的渦扇發動機在跑道盡頭加速旋轉，將你和或許成百上千的乘客推向天空時，請花片刻時間，緬懷那些漫長的辛勞、巨大的壓力，但最重要的是，是那種開創性的探索精神，才使你我擁有了今日便捷的空中旅程。