12缸的蘭博基尼簡直是弱爆了,來看看航空活塞發動機吧!
什麼是活塞式發動機?
依靠活塞在氣缸中的往復運動使氣體工質完成熱力循環,將燃料的化學能轉化為機械能的熱力機械。
航空活塞式發動機與一般汽車用的活塞式發動機在結構與工作原理上基本相同。
按衝程可分為四衝程和兩衝程;
按氣缸頭的冷卻方式可分為液(水)冷式與氣(空氣)冷式;
按氣缸排列的方式不同可分為直列式、對列式、V型式、X型式與星型式。
通常,V型式、直列式多為液冷式的,星型式均為氣冷式的。
提高發動機功率的方法
戰爭的因素激發了航空發動機的迅速發展,並在二戰前後迎來活塞發動機發展的「黃金時代」。為了提高飛機速度,就必須首先提高發動機的輸出功率。我們來看看提高發動機功率的方法:
①最簡單和直接的辦法就是增大汽缸數,從而提高發動機排量。
在上周的發動機課堂中我們看到了「飛行者1號」的發動機只有4個缸,但是後來最多甚至發展到28個缸。
▲普惠「大黃蜂」液冷活塞發動機,裝備美國的B-29「超級空中堡壘」遠程轟炸機。
②從燃料入手。先看一段視頻,配合動畫講解直白易懂(不要被著裝隨意的大叔嚇到,結尾小朋友的童聲算是補償吧)。
簡而言之就是提高汽油燃燒時的抗爆性(即辛烷值),從而提高汽缸油氣混合物的燃燒前壓縮比,提高熱效率和輸出功率。這一方法目前在汽車用活塞發動機中仍在廣泛使用。
③採用加力技術,向汽缸內噴射水和甲醇的混合液,使發動機功率在短時期內獲得大幅提高。在當時的戰鬥機發動機上,曾廣泛採用這項技術。
④採用渦輪增壓器,將活塞發動機高達600-700℃的高溫高壓廢氣引入一臺渦輪,由渦輪驅動壓氣機對進口氣流增壓,再將增壓後的空氣引入汽缸進行燃燒。
二戰中,在中美共同開闢的著名的駝峰航線上,正是藉助於發動機的渦輪增壓器,才使飛機能夠飛躍號稱世界屋脊的喜馬拉雅山脈。在今天的大型載重汽車用的柴油發動機中,還在廣泛使用渦輪增壓器技術。
▲寇蒂斯·萊特公司的 C-46
▲配備4臺普惠「雙黃蜂」發動機並裝有渦輪增壓的C-54飛躍駝峰航線。
隨著飛行速度的進一步提高,發動機功率進一步增大,活塞發動機的重量也迅速增大,已經不能滿足高速飛行的要求。
螺旋槳的效率在飛行速度大於700公裡/小時後會急劇下降。因此,採用活塞式航空發動機-螺旋槳組合的飛機,其飛行速度不可能達到聲速或超過聲速。
為了提高飛行速度,功率更大、重量更輕的新型航空發動機——噴氣發動機和燃氣渦輪發動機逐漸成為了主流。