詹姆斯·哈特·怀尔德：能够自我冷却的发动机

1938年12月10日，在纽约州新罗谢尔，一小群业余爱好者点火了一个没有自毁的火箭发动机。90磅推力，13秒时长，并且——这是整个实验的核心所在——没有烧穿。在此之前，人类制造的每一台液体燃料火箭发动机都在与其自身的尾焰竞争，因为尾焰产生的热量足以熔化包含它的燃烧室。詹姆斯·哈特·怀尔德（James Hart Wyld）的发动机通过“内外翻转”解决了这个问题：他在燃料燃烧前，让冷的推进剂流经燃烧室周围的套管，这样燃料冷却了发动机，而发动机预热了燃料。没有浪费任何东西。此后制造的每一台液体推进剂火箭发动机都遵循这一原理。

普林斯顿与一本书

关于怀尔德的传记记录很少且前后不一——标准记载对于他出生于1912年的纽约市还是1913年的新泽西州庞普顿湖存在分歧。人们一致认同的是，他曾就读于纽约州霍索恩的哈维预备学校、康涅狄格州的索尔兹伯里学校，随后进入普林斯顿大学，并于1935年获得机械工程学士学位。

将这位机械工程师转变为火箭人的是一本书：《太空征服》（The Conquest of Space），作者是大卫·拉塞尔（David Lasser），他是当时美国星际协会（后来的美国火箭学会）的创始成员。拉塞尔的书提出，太空飞行是一个工程问题而非幻想，怀尔德随即加入了该协会——消息来源显示他的入会时间最早可追溯至1931年，最晚至1935年3月。美国火箭学会（ARS）是美国第一个私人火箭制造组织：一个由爱好者、作家和工程师组成的团体，没有任何政府资助，在空旷的土地上测试发动机。

再生概念

他们面临的共同障碍是高温。液体燃料发动机产生的温度远远超过了20世纪30年代任何燃烧室材料的熔点，测试点火的标准结果就是发动机喷嘴在几秒钟内被烧穿。显而易见的修复方法——加厚管壁、使用特殊合金、缩短燃烧时间——都会牺牲推力、增加重量或降低实用性。

1936年，怀尔德构思出了解决方案，他将其命名为M-15：一个双层壁喷嘴，推进剂在燃烧前会通过该喷嘴循环。燃料变成了冷却剂。它吸收了本会破坏燃烧室的热量，并将热量带回燃烧过程，而不是将其排放掉，因此发动机运行得更凉爽且更强劲。这属于那种回想起来显而易见，但在当时却没人注意到的点子。

他在1938年4月的《宇航学》（Astronautics）杂志上发表了这一概念，并在同年12月进行了成功的测试。到1941年7月，改进后的设计已能产生125磅的持续平均推力。1941年11月，该协会向美国海军演示了该发动机，海军对用于短甲板飞机起飞的火箭助推器很感兴趣。

反应动力公司

1941年12月16日，在珍珠港事件发生九天后，怀尔德和四位ARS同事成立了反应动力公司（Reaction Motors, Inc.），这是美国第一家商业火箭公司。怀尔德担任秘书和研究主任。这是一次非凡的转变：在几周之内，仅凭一个设计原则，就从一个在野外点火90磅发动机的业余爱好者协会，变成了获得海军资助的制造商。

公司迅速扩大规模。战时的JATO装置——喷气助推起飞加速器——到1943年推力已达到3400磅，到40年代中期，RMI发动机的推力已达6000磅。6000C-4型是一种四燃烧室发动机，其血统直接源自1938年的那台小型再生冷却装置，它是贝尔X-1飞机的发动机。该飞机成为第一架突破音障的载人飞行器。

怀尔德没能看到后来发生的许多事情。他于1953年死于心脏病，享年41岁。

为什么詹姆斯被称为天才

诚实的评价是，怀尔德并不是那种拥有广泛或系统构建才智的天才；他只是一个有一个极好的想法并将其付诸实施的人。但这个想法值得密切关注，因为其质量不同寻常。再生冷却是某种意义上的倒置：它将摧毁机器的东西获取并引导进让机器运转的东西中。热量——这个敌人——变成了预热的推进剂，成为了一种资产。这种重构——将损失项转化为收益项——是一种可识别的工程洞察力，它比渐进式的聪明才智更罕见。这同时也是那种只能来自于那些认真思考过系统能量实际流向，而不是仅仅考虑如何防卫系统的人才能产生的想法。

他的杰出地位得到了外部的佐证，对于一个如此默默无闻的人物来说，这是不同寻常的。他的再生冷却设计“成为所有现代液体推进剂火箭发动机的基础”——这一评价适用于极少数工程决策。史密森尼学会展示了他的1942年发动机。美国航空航天学会（AIAA）以他的名字命名了推进奖。月球上有一个以怀尔德命名的陨石坑。

反面观点是真实的。他在20多岁时产出了一项创新，而短暂职业生涯的剩余时间里，他将其作为研究主任进行商业化，而不是继续添加新内容。他不是理论家，对推进系统的数学或物理学没有任何贡献。在同一时期，欧洲的其他人也在趋向于类似的冷却方案，他的首创权主要体现在美国而非全球范围内。他在流行的太空飞行史中几乎隐形，因为历史更青睐冯·布劳恩（von Braun）和戈达德（Goddard）。记录所支持的不是公认的天才，而是一种早期的、在拮据条件下证明的、且至今仍在为每一枚飞行火箭提供动力的决定性工程洞察力。

遗产

从1938年的新罗谢尔到贝尔X-1的航迹是短暂而直接的，而且并没有就此停止。再生冷却技术是此后制造的每一台重要的液体推进剂发动机的标准配置——那些发射水星号（Mercury）和阿波罗号（Apollo）的发动机，以及今天飞行的发动机皆是如此。它现在已成为理所当然的技术，以至于很少被提及。怀尔德自己的人生几乎没有留下痕迹：没有回忆录，没有著名的照片，有争议的出生记录，以及在新泽西州城镇41岁的去世。他的纪念碑是一个从未需要更换的坚固设计决策，是国家航空航天博物馆玻璃柜后的一台发动机，以及月球上那个承载他名字的陨石坑。