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100年前的1911年12月14日，在德国航空城德绍，一位改变世界的人诞生了，他的发明改变了航空历史，他就是现代航空史上的传奇人物——冯·奥海因。
探索喷气发动机
冯·奥海因全名为汉斯·约阿希姆·帕布斯特·冯·奥海因，1911年12月14日生于德国东部的航空城德绍，上世纪30年代在哥根廷大学学习应用物理和空气动力学，期间在德国的一个航空科研中心师从于著名力学家路德维希·普朗特，还给物理系主任波尔教授当过助理。
1933年，当时在攻读博士学位的他便有了发明一种“不需要螺旋桨的发动机”的想法。说到这个想法的起因，奥海因晚年在美国接受媒体采访时说道：“有一次坐飞机，我觉得活塞发动机震动和噪声很大，与飞机优美的气动外形实在不相称，于是我就开始考虑发明一种能持续燃烧、持续喷流、没有往复运动的部件、没有被干扰的气流的装置。”有了这个想法后，他把描述喷气推进的原理和可行性的研究写成论文《热转变为燃气流动能的过程》。
1935年，这位年仅24岁、刚刚获得物理学博士学位的年青人就开始不停地计算、画图，并完成了第一批图纸。他认为，这种发动机应该结构简单、重量轻，于是决定采用离心式压气机和涡轮。1936年，他申请了喷气发动机的专利，称之为“一种为飞机产生喷射气流的过程和装置”。与弗兰克·惠特尔的喷气发动机设计不同的是，奥海因设计的喷气发动采用紧靠一起的离心式压气机和涡轮，燃烧室环绕在压气机和涡轮四周。
在纸面上说明这种新发动机的原理是比较容易的，但是要制造出一个实际的装置就不那么简单了。奥海因做助理工作期间，经常将他的跑车送到当地的一个修车厂进行修理和保养，期间，他认识了修车厂一位叫马克斯·哈恩的机械师，他向奥海因伸出援助之手。奥海因和他一起讨论喷气发动机的设计，提出一系列修改建议，以便利用汽车工厂的设备制造出一台喷气发动机的原型机。第一台原型机的制造花费了大约1000马克。这台原型机的直径比惠特尔1937年成功试验的喷气发动机大多了，但长度要短得多。奥海因的博士生导师波尔教授允许他在校园里进行第一次试车。但试车时，燃烧室工作极不稳定，汽油被点燃，长长的、闪亮的火焰从涡轮中喷出，整个装置看上去更像一种新型喷火器，而不像飞机的发动机，试车失败了。
奥海因很失望，他知道这是燃烧室没有起作用的结果。但他个人没有能力制造出理想的燃烧室，当时使用的燃烧室比实际需要的大了足足20倍。波尔教授和哈恩给奥海因打气，鼓励他说：“你的理论完全没错，你的计算也是对的”。
1936年2月，波尔教授为奥海因写了一封热情洋溢的推荐信，让他去找大名鼎鼎的飞机制造商亨克尔。亨克尔是德国著名的飞机设计师，以设计军用飞机而闻名。1936年5月，奥海因找到了亨克尔。在亨克尔的安排下，奥海因与飞机工程师们一起讨论了喷气式飞机的可行性。在这次讨论中，奥海因直言不讳地称现成的“车库发动机”虽然不能工作，但其设计是没有问题的。亨克尔相信这位富有激情的年青人，随后亨克尔与奥海因在位于罗斯托克郊外的曼瑞纳亨机场开始了共同的探索。
历史性的突破
奥海因带着马克斯·哈恩和亨克尔手下的几名工程师组成一个新班子，他们的任务是先验证涡轮的功能，然后研制一个能上天的涡轮。之后的两个月内，新团队成员一起研究喷气发动机内部的空气流动，并进行了很多改进。结果令人鼓舞，他们决定按照最近的改进设计重新制造一台新的喷气发动机，采用外部加压的氢气作为燃料。为了打造好这台倾注众人心血的发动机，工厂调用了最优秀的机械工，而老将哈恩，以他的丰富经验，解决了燃烧室的加工问题。
这台发动机结构非常简单，大部分采用薄铁片制作。1936年8月开始制造，1937年3月完成。之后进行了2周的试车，试车使用氢气做燃料，但燃烧排出的气体温度太高，几乎将铁片烧穿。总的来说，试验是成功的。1937年9月，更换新的燃烧室后，发动机首次使用汽油做燃料，并成功运行。9月的一天夜里，亨克尔被26岁的奥海因叫醒，随他来到试验地，亲眼目睹“后推力发动机”的演示试验。亨克尔满脸笑容地说：“这是我第一次听到周围空气里那种特别的呼啸轰鸣声。”这台发动机被他们命名为HeS-1，即Heinkel-Strahltriebwerk 1。尽管比惠特尔的发动机晚5个月，但奥海因还是独立完成了喷气发动机的设计。
在改进HeS-1的同时，他们也开始了实用型喷气发动机的设计，这个型号被命名为HeS-3。HeS-3与HeS-1大致相同，采用了16个叶片的离心式压气机，由带有8个叶片的离心式涡轮驱动。压气机和涡轮叶片经过精密加工，比以前的薄铁片更加精致。重新设计了燃烧室，气流通过压气机后进入环形燃烧室，经过燃烧后再进入涡轮，使得涡轮工作效率大大提高。1938年3月，HeS-3进行了测试，试验结果显示，这种燃烧室的布局使得压气机的压缩效应降低，燃烧不充分。
为此，奥海因开始对HeS-3进行改进，采用“折叠”式设计，将燃烧室布置在离心式压气机外围，气流经过压气机后往前回流进入燃烧室，经过燃烧后的高温高压气流进入涡轮膨胀做功，产生推力。这种设计最大限度地减小了发动机的最大直径，发动机直径为0.93米，长为1.48米，重量为360千克。使得发动机整体上看去非常紧凑。这种设计也是现代涡轴发动机的雏形。
1939年初，新发动机完成了，被称为HeS-3b。7月，HeS-3b发动机在亨克尔He-118俯冲轰炸机上进行了飞行试验。这次飞行试验是在极其保密的情况下进行的，He-118试验机在起飞和着陆中都只使用原本的活塞式发动机，而且是在清晨其他工作人员还未上班之前完成的。第一次测试进行地非常顺利，只是最后涡轮叶片被烧毁。试验得出HeS-3b的最大推力为4.4千牛。
随后，第二台HeS-3b发动机被制造出来，此时正好He-178机体也完成了，亨克尔和奥海因决定直接将这台发动机装在飞机上进行充分的飞行试验。1939年8月24日，He-178进行了一次地面高速滑行试验，期间，飞机出现过一次短暂的离地飞行。8月27日清晨，罗斯托克马利内机场，He-178在飞行员埃里希·沃西茨的驾驶下使用喷气式发动机飞上蓝天，开启了喷气时代的大门。 继续努力
之后，奥海因展开了推力更大的发动机的研制，对HeS-3b进行放大设计后成为HeS-6。HeS-6重量为420kg，推力为5.4千牛。1939年底在亨克尔He-111飞机上进行了试验，试验非常成功，但这种发动机由于重量过大，被随后出现的更加先进的HeS-8取代。
奥海因和亨克尔的喷气发动机试飞成功后，德国航空部非常感兴趣，有意资助他们的研究。HeS-8是首个由德国航空部资助的喷气发动机项目，官方名称是109-001。HeS-8计划作为亨克尔He-280双发战斗机的动力。
1938年初，在一次与恩克教授的会面后，奥海因接触了轴流式压气机，这时HeS-3进展顺利。在1939年HeS-3项目快要结束的时候，奥海因就不在钟情于离心式压气机的设计。离心式压气机最大的问题在于直径太大，这必然导致迎风截面积太大。而且离心式布局对制造和加工都提出了很高的要求，在当时的条件下无法满足，最终导致问题不断出现。为此，在HeS-8的研制上，奥海因采用了轴流式设计。HeS-8采用了具有14个叶片的轴流压气机级和19个叶片的离心压气机，都采用铝制造。涡轮有14个叶片，采用钢制造，无冷却设计。压气机与涡轮之间通过轴连接。燃烧室在压气机和涡轮之间，有128个燃油喷嘴。
HeS-8项目进展缓慢，相比之下，He-280原型机的研制要顺利得多，在1940年9月就已经完成，而此时，发动机还没有制造出来。1941年初，第一台HeS-8终于问世了，发动机长1.6米，直径0.775米，重量为380千克，其推力只有4.9千牛，而设计指标是6.86千牛。1941年4月2日，安装HeS-8发动机的He-280飞机进行了首飞。4月5日，He-280为德国空军的高层官员进行了演示飞行，给他们留下了深刻印象，德国航空部开始加大资金投入，支持亨克尔的项目。1942年初，HeS-8发动机推力只提高到5.394千牛，经过一系列改进后，推力最终提高到5.88千牛，HeS-8一共生产了30台。
在HeS-8的基础上，奥海因增加了一级轴流压气机，并重新设计了新型的离心式压气机，这种改型被称为HeS-9，德国航空部订购了10台，但最后一台也没有生产。不过这种改型布局用到了另一种改进型号上——HeS-10，奥海因将一台HeS-8放进一个吊舱内，加大了第一级压气机叶片，这种设计可以被称为是现在涡轮风扇发动机的雏形。为了加大第一级风扇的功率，在HeS-8涡轮叶片后增加了单级轴流式涡轮。唯一与现代涡扇发动机不同的是，HeS-10的风扇由与压气机是由同一根轴驱动的，而现代涡扇发动机的风扇由专门的一根轴驱动。但这样精细的设计，在当时的条件下是无法完成的。
此时，德国对喷气动力充满兴趣，有多个研制计划。亨克尔也从胡戈·容克斯那挖来阿道夫·米勒开展轴流压气机的设计，这就是新的HeS-30。米勒离开容克斯时，容克斯刚购买了容克斯发动机公司，他们正在设计著名的容克斯尤莫004发动机。而宝马公司在BMW 003项目上也进展顺利。
移居美国
第二次世界大战期间，美国、苏联都密切关注德国尖端科技的进展，1945年美国展开“回形针行动”，捷足先登“劫持”了奥海因。1947年，奥海因被送到美国，并进入美国空军莱特·帕特森空军基地工作。1951年，奥海因加入美国国籍，全家都成为美国公民。1956年，奥海因成为美国空军航空研究实验室的主任。1975年，他成为航空推进实验室的首席科学家。
在莱特·帕特森空军基地工作期间，奥海因依然继续研究自己感兴趣的课题。60年代初期，他参与了气体核反应火箭的设计工作，这种火箭允许经过核反应堆的大量空气直接排入到大气中。
对大流量的兴趣也使得奥海因研究磁动流体力学发电，他注意到从燃煤发电厂燃烧室中出来的热气具有一定的速度，可以从中提取能量，足够驱动一台普通的蒸汽发电机，提高了燃煤的利用率。但是，因为缺少既能承受尾气高温又没有磁性的材料，这个想法无法实现。
奥海因还提出了“喷气机翼”的设想，这主要是应用在垂直起降飞机上。从喷气发动机的压气机后引出一股气流，通过管道引至飞机机翼下方喷出。一小股高压气流进入文丘里喷管，喷出时产生引射效应，使得推力增大。这种设计概念被用在罗克韦尔的XFV-12试验机上。
奥海因还影响了他的学生保罗的设计思想，保罗在莱特·帕特森空军基地喷气推进实验室工作，奥海因的“喷气机翼”设计思想指导保罗研制F-35B的升力发动机。保罗说道：“在学校，我学到了如何走子，但奥海因教会了我如何下棋”。奥海因也教会了保罗“温一熵图的真正含义”。
发明喷气发动机之后的奥海因获得过很多称号、头衔和名誉职位。包括1966年获得美国航空航天学会(AIAA)戈达德奖：美国空军特别平民服务奖：美国空军特别成就奖。1991年与弗兰克·惠特尔因为对喷气发动机发明的贡献，共同获得美国工程院查尔斯·德拉佩奖，该奖是表彰工程技术成就的最高奖项，被誉为“技术诺贝尔奖”。
1979年，奥海因从莱特·帕特森空军基地退休，在代顿的一所大学担任副教授。之后，全家迁往佛罗里达州东海岸的墨尔本。1998年3月13日，冯·奥海因去世，享年86岁。
探索喷气发动机
冯·奥海因全名为汉斯·约阿希姆·帕布斯特·冯·奥海因，1911年12月14日生于德国东部的航空城德绍，上世纪30年代在哥根廷大学学习应用物理和空气动力学，期间在德国的一个航空科研中心师从于著名力学家路德维希·普朗特，还给物理系主任波尔教授当过助理。
1933年，当时在攻读博士学位的他便有了发明一种“不需要螺旋桨的发动机”的想法。说到这个想法的起因，奥海因晚年在美国接受媒体采访时说道：“有一次坐飞机，我觉得活塞发动机震动和噪声很大，与飞机优美的气动外形实在不相称，于是我就开始考虑发明一种能持续燃烧、持续喷流、没有往复运动的部件、没有被干扰的气流的装置。”有了这个想法后，他把描述喷气推进的原理和可行性的研究写成论文《热转变为燃气流动能的过程》。
1935年，这位年仅24岁、刚刚获得物理学博士学位的年青人就开始不停地计算、画图，并完成了第一批图纸。他认为，这种发动机应该结构简单、重量轻，于是决定采用离心式压气机和涡轮。1936年，他申请了喷气发动机的专利，称之为“一种为飞机产生喷射气流的过程和装置”。与弗兰克·惠特尔的喷气发动机设计不同的是，奥海因设计的喷气发动采用紧靠一起的离心式压气机和涡轮，燃烧室环绕在压气机和涡轮四周。
在纸面上说明这种新发动机的原理是比较容易的，但是要制造出一个实际的装置就不那么简单了。奥海因做助理工作期间，经常将他的跑车送到当地的一个修车厂进行修理和保养，期间，他认识了修车厂一位叫马克斯·哈恩的机械师，他向奥海因伸出援助之手。奥海因和他一起讨论喷气发动机的设计，提出一系列修改建议，以便利用汽车工厂的设备制造出一台喷气发动机的原型机。第一台原型机的制造花费了大约1000马克。这台原型机的直径比惠特尔1937年成功试验的喷气发动机大多了，但长度要短得多。奥海因的博士生导师波尔教授允许他在校园里进行第一次试车。但试车时，燃烧室工作极不稳定，汽油被点燃，长长的、闪亮的火焰从涡轮中喷出，整个装置看上去更像一种新型喷火器，而不像飞机的发动机，试车失败了。
奥海因很失望，他知道这是燃烧室没有起作用的结果。但他个人没有能力制造出理想的燃烧室，当时使用的燃烧室比实际需要的大了足足20倍。波尔教授和哈恩给奥海因打气，鼓励他说：“你的理论完全没错，你的计算也是对的”。
1936年2月，波尔教授为奥海因写了一封热情洋溢的推荐信，让他去找大名鼎鼎的飞机制造商亨克尔。亨克尔是德国著名的飞机设计师，以设计军用飞机而闻名。1936年5月，奥海因找到了亨克尔。在亨克尔的安排下，奥海因与飞机工程师们一起讨论了喷气式飞机的可行性。在这次讨论中，奥海因直言不讳地称现成的“车库发动机”虽然不能工作，但其设计是没有问题的。亨克尔相信这位富有激情的年青人，随后亨克尔与奥海因在位于罗斯托克郊外的曼瑞纳亨机场开始了共同的探索。
历史性的突破
奥海因带着马克斯·哈恩和亨克尔手下的几名工程师组成一个新班子，他们的任务是先验证涡轮的功能，然后研制一个能上天的涡轮。之后的两个月内，新团队成员一起研究喷气发动机内部的空气流动，并进行了很多改进。结果令人鼓舞，他们决定按照最近的改进设计重新制造一台新的喷气发动机，采用外部加压的氢气作为燃料。为了打造好这台倾注众人心血的发动机，工厂调用了最优秀的机械工，而老将哈恩，以他的丰富经验，解决了燃烧室的加工问题。
这台发动机结构非常简单，大部分采用薄铁片制作。1936年8月开始制造，1937年3月完成。之后进行了2周的试车，试车使用氢气做燃料，但燃烧排出的气体温度太高，几乎将铁片烧穿。总的来说，试验是成功的。1937年9月，更换新的燃烧室后，发动机首次使用汽油做燃料，并成功运行。9月的一天夜里，亨克尔被26岁的奥海因叫醒，随他来到试验地，亲眼目睹“后推力发动机”的演示试验。亨克尔满脸笑容地说：“这是我第一次听到周围空气里那种特别的呼啸轰鸣声。”这台发动机被他们命名为HeS-1，即Heinkel-Strahltriebwerk 1。尽管比惠特尔的发动机晚5个月，但奥海因还是独立完成了喷气发动机的设计。
在改进HeS-1的同时，他们也开始了实用型喷气发动机的设计，这个型号被命名为HeS-3。HeS-3与HeS-1大致相同，采用了16个叶片的离心式压气机，由带有8个叶片的离心式涡轮驱动。压气机和涡轮叶片经过精密加工，比以前的薄铁片更加精致。重新设计了燃烧室，气流通过压气机后进入环形燃烧室，经过燃烧后再进入涡轮，使得涡轮工作效率大大提高。1938年3月，HeS-3进行了测试，试验结果显示，这种燃烧室的布局使得压气机的压缩效应降低，燃烧不充分。
为此，奥海因开始对HeS-3进行改进，采用“折叠”式设计，将燃烧室布置在离心式压气机外围，气流经过压气机后往前回流进入燃烧室，经过燃烧后的高温高压气流进入涡轮膨胀做功，产生推力。这种设计最大限度地减小了发动机的最大直径，发动机直径为0.93米，长为1.48米，重量为360千克。使得发动机整体上看去非常紧凑。这种设计也是现代涡轴发动机的雏形。
1939年初，新发动机完成了，被称为HeS-3b。7月，HeS-3b发动机在亨克尔He-118俯冲轰炸机上进行了飞行试验。这次飞行试验是在极其保密的情况下进行的，He-118试验机在起飞和着陆中都只使用原本的活塞式发动机，而且是在清晨其他工作人员还未上班之前完成的。第一次测试进行地非常顺利，只是最后涡轮叶片被烧毁。试验得出HeS-3b的最大推力为4.4千牛。
随后，第二台HeS-3b发动机被制造出来，此时正好He-178机体也完成了，亨克尔和奥海因决定直接将这台发动机装在飞机上进行充分的飞行试验。1939年8月24日，He-178进行了一次地面高速滑行试验，期间，飞机出现过一次短暂的离地飞行。8月27日清晨，罗斯托克马利内机场，He-178在飞行员埃里希·沃西茨的驾驶下使用喷气式发动机飞上蓝天，开启了喷气时代的大门。 继续努力
之后，奥海因展开了推力更大的发动机的研制，对HeS-3b进行放大设计后成为HeS-6。HeS-6重量为420kg，推力为5.4千牛。1939年底在亨克尔He-111飞机上进行了试验，试验非常成功，但这种发动机由于重量过大，被随后出现的更加先进的HeS-8取代。
奥海因和亨克尔的喷气发动机试飞成功后，德国航空部非常感兴趣，有意资助他们的研究。HeS-8是首个由德国航空部资助的喷气发动机项目，官方名称是109-001。HeS-8计划作为亨克尔He-280双发战斗机的动力。
1938年初，在一次与恩克教授的会面后，奥海因接触了轴流式压气机，这时HeS-3进展顺利。在1939年HeS-3项目快要结束的时候，奥海因就不在钟情于离心式压气机的设计。离心式压气机最大的问题在于直径太大，这必然导致迎风截面积太大。而且离心式布局对制造和加工都提出了很高的要求，在当时的条件下无法满足，最终导致问题不断出现。为此，在HeS-8的研制上，奥海因采用了轴流式设计。HeS-8采用了具有14个叶片的轴流压气机级和19个叶片的离心压气机，都采用铝制造。涡轮有14个叶片，采用钢制造，无冷却设计。压气机与涡轮之间通过轴连接。燃烧室在压气机和涡轮之间，有128个燃油喷嘴。
HeS-8项目进展缓慢，相比之下，He-280原型机的研制要顺利得多，在1940年9月就已经完成，而此时，发动机还没有制造出来。1941年初，第一台HeS-8终于问世了，发动机长1.6米，直径0.775米，重量为380千克，其推力只有4.9千牛，而设计指标是6.86千牛。1941年4月2日，安装HeS-8发动机的He-280飞机进行了首飞。4月5日，He-280为德国空军的高层官员进行了演示飞行，给他们留下了深刻印象，德国航空部开始加大资金投入，支持亨克尔的项目。1942年初，HeS-8发动机推力只提高到5.394千牛，经过一系列改进后，推力最终提高到5.88千牛，HeS-8一共生产了30台。
在HeS-8的基础上，奥海因增加了一级轴流压气机，并重新设计了新型的离心式压气机，这种改型被称为HeS-9，德国航空部订购了10台，但最后一台也没有生产。不过这种改型布局用到了另一种改进型号上——HeS-10，奥海因将一台HeS-8放进一个吊舱内，加大了第一级压气机叶片，这种设计可以被称为是现在涡轮风扇发动机的雏形。为了加大第一级风扇的功率，在HeS-8涡轮叶片后增加了单级轴流式涡轮。唯一与现代涡扇发动机不同的是，HeS-10的风扇由与压气机是由同一根轴驱动的，而现代涡扇发动机的风扇由专门的一根轴驱动。但这样精细的设计，在当时的条件下是无法完成的。
此时，德国对喷气动力充满兴趣，有多个研制计划。亨克尔也从胡戈·容克斯那挖来阿道夫·米勒开展轴流压气机的设计，这就是新的HeS-30。米勒离开容克斯时，容克斯刚购买了容克斯发动机公司，他们正在设计著名的容克斯尤莫004发动机。而宝马公司在BMW 003项目上也进展顺利。
移居美国
第二次世界大战期间，美国、苏联都密切关注德国尖端科技的进展，1945年美国展开“回形针行动”，捷足先登“劫持”了奥海因。1947年，奥海因被送到美国，并进入美国空军莱特·帕特森空军基地工作。1951年，奥海因加入美国国籍，全家都成为美国公民。1956年，奥海因成为美国空军航空研究实验室的主任。1975年，他成为航空推进实验室的首席科学家。
在莱特·帕特森空军基地工作期间，奥海因依然继续研究自己感兴趣的课题。60年代初期，他参与了气体核反应火箭的设计工作，这种火箭允许经过核反应堆的大量空气直接排入到大气中。
对大流量的兴趣也使得奥海因研究磁动流体力学发电，他注意到从燃煤发电厂燃烧室中出来的热气具有一定的速度，可以从中提取能量，足够驱动一台普通的蒸汽发电机，提高了燃煤的利用率。但是，因为缺少既能承受尾气高温又没有磁性的材料，这个想法无法实现。
奥海因还提出了“喷气机翼”的设想，这主要是应用在垂直起降飞机上。从喷气发动机的压气机后引出一股气流，通过管道引至飞机机翼下方喷出。一小股高压气流进入文丘里喷管，喷出时产生引射效应，使得推力增大。这种设计概念被用在罗克韦尔的XFV-12试验机上。
奥海因还影响了他的学生保罗的设计思想，保罗在莱特·帕特森空军基地喷气推进实验室工作，奥海因的“喷气机翼”设计思想指导保罗研制F-35B的升力发动机。保罗说道：“在学校，我学到了如何走子，但奥海因教会了我如何下棋”。奥海因也教会了保罗“温一熵图的真正含义”。
发明喷气发动机之后的奥海因获得过很多称号、头衔和名誉职位。包括1966年获得美国航空航天学会(AIAA)戈达德奖：美国空军特别平民服务奖：美国空军特别成就奖。1991年与弗兰克·惠特尔因为对喷气发动机发明的贡献，共同获得美国工程院查尔斯·德拉佩奖，该奖是表彰工程技术成就的最高奖项，被誉为“技术诺贝尔奖”。
1979年，奥海因从莱特·帕特森空军基地退休，在代顿的一所大学担任副教授。之后，全家迁往佛罗里达州东海岸的墨尔本。1998年3月13日，冯·奥海因去世，享年86岁。