-A A +A

Vliegtuigmotoren op Leuvense campus

Heverlee, 22 januari 2009. Op onze zoektocht naar sporen van het Belgisch luchtvaarterfgoed werd Hangar Flying rondgeleid in het Thermotechnisch Instituut in het kasteelpark Arenberg.

Reeds in 1910 lanceerde de vereniging van afgestudeerde ingenieurs van de Speciale Scholen K.U. Leuven, nu bekend als de Faculteit Ingenieurswetenschappen, het idee om een nieuw instituut met laboratoria op te richten. In 1921 verwierf de Leuvense universiteit het landgoed en het kasteel van de hertog van Arenberg, een domein van 15 ha. Het was voor iedereen duidelijk dat dit de perfecte locatie was om eigentijdse labo’s te bouwen.

  Achter de eenvoudige ingang schuilt een parel van ons industrieel erfgoed. 

In 1925 kreeg ingenieur-architect Emile Goethals de opdracht om drie gebouwen voor het domein te ontwerpen, waaronder het Instituut voor Mechanica. Er kwam pas echt schot in de zaak toen graaf Eugène de Grunne zich met de zaak ging bezighouden. Hij richtte een vzw op die ook de resterende 60 ha van het park wist aan te kopen. In 1926 konden de eerste machines voor de instituten worden besteld.

Het Instituut voor Mechanica bestond uit een labo voor elektriciteit, voor werktuigkunde en voor thermische machines. Dit laatste wordt nu het Thermotechnisch Instituut genoemd en opende de deuren in oktober 1931. Het instituut werd oorspronkelijk ingericht door de professoren Albert Coppens en Paul Daubresse en de machinecollectie heeft lang dienst gedaan voor de opleiding van ingenieursstudenten. De practica werden geleid door professor Coppens die in 1955 op pensioen ging. Zijn opvolger werd professor Theo Van der Waeteren, ondertussen ook met emeritaat. In 1972 werd voor het laatst een practicum op de grote stoommachine gehouden. Dankzij financiële en materiële sponsoring werd het instituut prachtig gerenoveerd en op 21 november 2008 officieel heropend. In dit industrieel erfgoed van de K.U.Leuven kunnen nu symposia gegeven worden bij de grote stoommachines. Het Thermotechnisch Instituut is gelegen tussen de departementen Burgerlijke Bouwkunde en Metaalkunde-Toegepaste Materiaalkunde (Kasteelpark Arenberg, Heverlee).

  De magnifieke hal van het Thermotechnisch Instituut.

Het Thermotechnisch Instituut biedt niet alleen onderdak aan unieke stoommachines, na de Tweede Wereldoorlog werd de collectie uitgebreid met enkele vliegtuigmotoren. Ter plaatse kregen we uitleg van professor Eric Van den Bulck en van emeritus professor Theodoor “Theo” Van der Waeteren. Deze laatste wordt door vele generaties ingenieursstudenten beschouwd als de grote bezieler van het museum, in de wandelgangen wordt het dan ook het “museum van den Theo” genoemd.

Whittle
In 1928 publiceerde de jonge RAF-luchtmachtofficier Frank Whittle (°1907, +1996) een thesis waarin hij beschreef hoe een motor die op grote hoogte hoge snelheden haalde er in de toekomst moest gaan uitzien. In januari 1930 nam hij een patent op zijn ontwerp. De Britse overheid toonde niet de minste interesse voor zijn werk. Samen met twee gepensioneerde RAF-militairen stichtte hij Power Jets Limited. Dit bedrijf kon o.a. rekenen op de steun van British Thomson-Houston (BTH), een bedrijf voor stoomturbines. In 1937 kon het eerste prototype van de straalmotor proefdraaien. De eerste succesvolle testen vonden twee jaar later plaats. Pas toen begon de regering het werk van Whittle stilaan naar waarde te schatten en Power Jets Limited werd genationaliseerd.

Frank Whittle kreeg van zijn regering pas zeer laat de erkenning die hij verdiende. De man heeft daar erg onder geleden. In 1976 emigreerde Frank Whittle naar de Verenigde Staten. Air Commodore Sir Frank Whittle overleed er op 9 augustus 1996 in zijn woonplaats Columbia (Maryland, USA). Hij werd in de Verenigde Staten gecremeerd maar zijn as werd bijgezet in een kerk in het Britse Cranwell, nabij het vliegveld waar de Gloster E.28/39 -ook Gloster Whittle genoemd- op 15 mei 1941 een eerste succesvolle proefvlucht maakte. De vlucht duurde 17 minuten en de Gloster haalde een snelheid van 545 km/h.
      
Onafhankelijk van het onderzoek van Frank Whittle had Dr Hans von Ohain in Duitsland ook een straalmotor ontwikkeld. Daar zag de overheid veel vlugger het belang in van de nieuwe uitvinding. Vanaf 1936 ging Dr von Ohain samenwerken met Ernst Heinkel. De Heinkel He 178, het eerste Duitse vliegtuig aangedreven door een straalmotor, maakte reeds op 27 augustus 1939 een succesvolle vlucht. Zowel Whittle als von Ohain worden internationaal erkend als de uitvinders van de straalmotor. 

Op 23 mei 1947 kreeg het Thermotechnisch Instituut een straalmotor van het type Power Jets Ltd W2/700 MkIII. Het was een schenking van Sir Dr. Roxbee Cox (bestuurder National Gas Turbine Establishment of England) en van de heer Johnson (bestuurder van Power Jet Limited). De schenking volgde na een studiebezoek van de professoren Coppens en Houberechts aan Lutterworth. In dit dorp in Leicestershire werd in 1938, op de terreinen van BTH, het eerste prototype van de straalmotor gebouwd dat echt bevredigende resultaten leverde. Het exemplaar van Leuven was de eerste straalmotor die op het Europese vasteland in een onderzoekscentrum terechtkwam. Een maand na de overhandiging werd de motor voor het eerst gedemonstreerd in de Leuvense universiteit, de belangstelling was natuurlijk enorm. De motor werd binnen in de hal opgesteld, de uitlaat ging door een gat in de muur. Waarschijnlijk toonde professor Coppens die dag voor het eerst de proef waarbij hij een baksteen in de uitlaat van de motor liet vallen, professor Van der Waeteren nam de proef later over voor zijn studenten. Tot 1957 werd de historisch waardevolle “Whittle” Power Jets Ltd gebruikt voor het practicum.

  Professor Van der Waeteren bij de Power Jets Ltd W2/700 : “Op deze motor heb ik als student nog practicum gekregen. Het was de eerste straalmotor die in Groot-Brittannië in serie werd gebouwd. Vooraan in de straalmotor zit de compressor, achteraan de turbine die de compressor aandrijft. De vrij grote centrifugale compressor werd bij deze motor kort bij de turbine geplaatst. De verbrandingskamers liggen a.h.w. op en rond de motor en zijn van het type “reverse flow”. De in- en uitlaat van de verbrandingskamers bevinden zich aan eenzelfde kant.”

Vermoedelijk is deze motor nooit gemonteerd geweest in een vliegtuig. Volgens professor Theo Van der Waeteren was dit exemplaar het vierde prototype en het eerste dat bevredigende resultaten opleverde. Van dit prototype zijn een veertigtal exemplaren gemaakt. De motor leverde 700 k stuwkracht. Op de motor hangt een plaatje met de tekst : “Presented to the Université Catholique de Louvain by the National Gas Turbine Establishment of Great Britain and Power Jets (Research and Development) Limited for the benefit of Belgian engineering students.”

Derwent 8
Professor Coppens had goede relaties met FN in Herstal, van 1919 tot 1926 stond hij er trouwens aan het hoofd van een onderzoeksafdeling. In 1954, aan het einde van zijn carrière bij de KUL, beloonde FN hem met een nieuwe straalmotor, een Rolls-Royce Derwent 8, de opvolger van de Derwent 5. De straalmotor wordt nog af en toe opgestart en levert 1.500 k stuwkracht. Theo : “De Britten gaven allemaal namen van rivieren aan hun motoren, zoals hier Derwent, een rivier in Derbyshire. De Derwent werd door FN gebouwd voor de Gloster Meteor. In totaal werden 1004 operationele exemplaren gebouwd, nummer 1005 zou speciaal voor ons instituut en voor professor Coppens zijn gemaakt.”

  Professor Eric Van den Bulck, academisch verantwoordelijke van het Thermotechnisch Instituut, bij de Derwent. Uiterst rechts zien we de hulpmotor die de compressor voor de start op een bepaald toerental brengt. De motor wordt af en toe nog gestart, door de geproduceerde decibels moeten andere professoren even hun lessen onderbreken. Het practicum blijft een onvergetelijk moment voor ingenieursstudenten.

Als professor Van der Waeteren vol overgave over het practicum met de motor vertelt, genieten we van zijn verhaal : “Vroeger kwamen ook studenten van andere universiteiten naar hier om de motor te zien en vooral te horen proefdraaien. Daarna gingen we een pint pakken in de Leuvense cafés, dat stimuleerde de interuniversitaire contacten. De motor maakt een lawaai van jewelste, andere professoren in de buurt moeten dan even hun betoog stoppen. Vroeger was dat geen probleem want dan zaten we hier vrijwel alleen in het park. Als ik de steen in de uitlaat gooi, vliegt die enkele tientallen meter ver weg op het gazon. Het water in het reservoir achter de uitlaat zorgt voor een spektakel van stoom.” Professor Van der Waeteren  is voor mij het typevoorbeeld van een boeiende professor. Over de zo complexe straalmotoren kan hij gepassioneerd vertellen. Tijdens onze rondleiding lijkt het of hij nog voor het practicum staat met een groep ingenieursstudenten. Zoals het een geleerde prof beaamt kruidt hij zijn verhalen met enkele wiskundige formules, precies voldoende om onze interesse nog wat aan te wakkeren. 

  De uitlaat van de Derwent gaat door een gat in de muur. Ook hier zien we duidelijk de verbrandingskamers die rond de motor werden gemonteerd. Ze zijn van het type “straight through”, de inlaat zit vooraan en achteraan verlaat de samengeperste lucht de kamers.

Orenda 9
Het in 1946 opgerichte Orenda Engines was een onderdeel van Avro Canada. De Orenda 9 straalmotor van het Thermotechnisch Instituut werd gedeeltelijk geopend zodat de diverse onderdelen mooi zichtbaar zijn voor de studenten. De compressor- en turbinebladen kan je met een vingerknip in beweging zetten, het geheel is prachtig onderhouden. De in 1954 gebouwde Canadese straalmotor voor de Canadair Sabre en Avro CF-100 Canuck had een stuwkracht van bijna 3.000 k. Professor Van der Waeteren : “Deze Orenda hebben we gered van bij een schroothandelaar in het Gentse. We betaalden de man 10.000 Bef en een militair heeft al het strategisch belangrijk materiaal van de motor gehaald.”

  De Orenda had een axiale compressor met een veel kleinere diameter dan de centrifugale compressors van de Power Jets Ltd of de Derwent. De lucht wordt samengeperst door achter mekaar geplaatste schoepen. Men kreeg een grotere kennis van de krachten die inwerkten op de centrale as. Die werd nu niet meer in een stuk vervaardigd maar bestond uit verschillende segmenten, dat maakte de motor tegelijk complexer.

BMW Bramo 323 Fafnir
Deze luchtgekoelde viertakt inwendige verbrandingsmotor met negen cilinders in stervorm had een vermogen van 900 pk. In totaal werden 5.500 van deze motoren gebouwd. Op de Bramo vonden we een plaatje met de vermelding “Lehrmittelstelle für Luftfahrttechnik, Berlin-Tempelhof.” Hij is inderdaad afkomstig uit een Berlijns opleidingscentrum voor luchtvaarttechniek en werd door het Amerikaanse leger na de inval in Berlijn aan het Leuvense Instituut geschonken. Ondertussen is Tempelhof ook al geschiedenis. Deze stermotor diende bijvoorbeeld op de Henschel Hs 126, de Focke-Wulf Fw 200 Condor (323R-2) en de Dornier Do 17Z Vliegend Potlood (323P).

  Om didactische redenen werd deze BMW Bramo 323 Fafnir gedeeltelijk opengewerkt. Door achteraan aan een gele hendel te draaien komen de cilinders in beweging.

BMW 801-D1
Deze luchtgekoelde viertakt dubbele stermotor, bestaande uit twee kransen van zeven cilinders, werd gebouwd in 1942. De motor woog 1.210 kg en leverde een startvermogen van 1.700 pk. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd hij gebruikt in de Focke-Wulf Fw 190A. Na de oorlog heeft het Amerikaanse Pratt & Whitney, eveneens een producent van stermotoren, dit motortype verder ontwikkeld tot een 3.500 pk-motor met vier kransen van zeven cilinders. Daarmee waren ondermeer de Boeing 377 Stratocruiser en de Boeing B-50 Superfortress uitgerust. Hiermee werd het tijdperk van de zuigermotoren onherroepelijk afgesloten en werd hun functie overgenomen door de straalmotoren op toestellen als de Boeing 707 en B-52 Stratofortress. 

  Van de BMW 801-D1 werden 61.000 exemplaren gebouwd, nu wordt het een zeldzaam stuk.
  Nabij de BMW 801-D1 stond deze Turbomeca Marboré IIA van de Fouga Magister.

Gift
Een Junkers jumo 211J, een watergekoelde 12-cylinder, werd aan het Historisch Centrum Luchtmachtbasis Brustem geschonken. Dankzij de hulp van de technische dienst van Sint-Truiden werd hij op 14 maart 2007 naar het museum in het centrum van de stad getransporteerd. Het museum in Sint-Truiden is bijzonder trots op deze unieke motor. Zelfs de gedeeltelijke motorgondel en het frame waarin de motor zich bevindt zijn nog origineel. De 211 was de krachtbron van ondermeer de Heinkel He 111 en Junkers Ju 87 en Ju 88.

  De Junkers Jumo 211J in het Historisch Centrum Luchtmachtbasis Brustem in Sint-Truiden.

Het Thermotechnisch Instituut is niet publiek toegankelijk. De machinezaal wordt o.a. gebruikt voor congressen. Tijdens manifestaties als de Open Monumentendagen wordt het publiek graag een blik gegund in het instituut.

Naast de professoren Van der Waeteren en Van den Bulck wensen we ook professor Van Lil te danken voor dit uitzonderlijk bezoek aan het Thermotechnisch Instituut.

Frans Van Humbeek
Foto’s: Paul Van Caesbroeck