軍用裝備諸如坦克、軍艦的發動機,等同於它們的心臟,好的發動機影響了軍事裝備的速度、穩定性、可靠性等多項重要的因素。而航空發動機則是重中之重,構成了中國空軍額重要力量,能夠讓中國軍隊的實力實現穩健的增幅。
中國苦心孤詣進行發動機的研發付出的努力沒有白費。軍工領域方面頻頻傳來捷報,聲稱航空發動機取得了突破性的進展。這的確是一項值得舉國欣喜的消息。只要對海陸空的交通工具稍加分析,軍迷們就能夠明白一款好的發動機有多麼重要了,明白一項軍事裝備的威力。
一、 汽車的動力來自於汽油機和柴油機
汽車的運動是依靠引擎驅使兩輪或者四輪運動,汽車採用燃氣輪機,它的優點是工作相對震動,噪聲小,起動性能好,重量輕。
燃氣輪機(Gas Turbine)是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械,是一種旋轉葉輪式熱力發動機。
汽車燒的是汽油,汽油的分子質量比柴油低,燒起來沒有那麼難。因此,汽車的啟動一般會比採用柴油發動機(狄塞爾發動機)的拖拉機、坦克等使用柴油的軍事裝備要快。
柴油發動機的優點是扭矩大、經濟性能好。柴油發動機的工作過程與汽油發動機有許多相同的地方,每個工作循環也經歷進氣、壓縮、做功、排氣四個衝程。
但由於柴油機用的燃料是柴油,它的粘度比汽油大,不容易蒸發,而其自燃溫度卻比汽油低,因此,可燃混合氣的形成及點火方式都與汽油機不同。不同之處主要有,柴油發動機的氣缸中的混合氣是壓燃的,而非點燃的。
普通柴油機的供油系統是由發動機凸輪軸驅動,藉助於高壓油泵將柴油輸送到各缸燃油室。這種供油方式要隨發動機轉速的變化而變化,做不到各種轉速下的最佳供油量。
共軌噴射式供油系統由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元(ECU)和一些管道壓力傳感器組成,系統中的每一個噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連,公共供油管對噴油器起到液力蓄壓作用。
工作時,高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管,高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成閉環工作,對公共供油管內的油壓實現精確控制,徹底改變了供油壓力隨發動機轉速變化的現象。這也解決了柴油機達不到最佳供油量的問題。
在國內,柴油的數量比汽油的數量要少,因此,我們常常能夠看到貨車在加油站外因加不到油而排起長龍,這的確也是不少的軍用車輛通過道路的時候都能夠見到的一種現象。哪怕在國外,也是以燒汽油為主,而非柴油,這其實是柴油比汽油更難形成的結果。
在一般情況下,汽車的運動並不是四輪驅動的,只有賽車、豪車和越野車採用四輪驅動,而賽車和越野車也比一般的家用車要貴,因此,一般的家用車都是兩輪驅動,而四驅車則具有更大的馬力,當然也更耗油。
所謂的四驅指的是車輛在整個行駛過程中一直保持四輪驅動的形式,發動機輸出扭矩以固定的比例分配到前後輪,這種驅動模式能隨時擁有較好的越野和操控性能,但不能夠根據路面情況做出扭矩分配的調整,並且油耗較高。
二、 船舶的動力是柴油機或蒸汽輪機
常規動力航母,採用的是蒸汽輪機,採用燃油鍋爐加熱工作介質(水),用產生的水蒸氣驅動渦輪帶動螺旋槳做功。它的特點是功率大,技術難度低,適合驅動大噸位艦船。
蒸汽輪機對比其他兩種發動機產生的動力大,燒的是重油,因此產生的能量也高,產生的動力也比較大,動力也比較高。
有了發動機之後,要想現代的船舶運動,還需要有船舶推進器。
船舶推進器,是指船舶推進裝置中的能量變化器。它將發動機產生的動力轉變成船舶行進的推力,以克服船舶在水中航行的阻力,推動船的行進。最常見的是螺旋槳,此外還有明輪、噴水推進器、噴氣推進器、導管推進器和平旋推進器等。
其實,廣義上講,推進器也包括依靠人力或風力驅動船舶前進的篙、槳、櫓、纖和帆等古代船舶的運動方式。
船舶動力即船舶動力裝置,又稱推進裝置,是為船舶提供推進動力,保證船舶以一定速度巡航的各種機械設備,包括主機及其附屬設備,是全船的心臟。
最常用的是,同軸反轉螺旋槳在低速巡航的狀態下,螺旋槳葉片的葉尖會形成切向的空氣渦流,這種渦流會造成一定的能量損失。
在完美的設計下,同軸反轉螺旋槳兩組葉片轉動時產生的渦流會互相抵消,將渦流造成的能量損失降到最低。在這種情況下,船舶的運動主要依靠於螺旋槳向後推動,依靠螺旋槳的獨特動力推動水流前進。
在船頭和在船尾各加裝一個發動機的想法其實非常不靠譜,也是顯得幼稚的,船舶的發動機一般都會安排在船尾,原因是這樣設計成本低。軍迷都應該知道,連接螺旋槳和發動機的的軸是非常貴的。
此外,雖然又大又高的電機力氣大,效率高,但本身價格就貴,而且電機自重就會很大。在船頭和船尾分別安裝兩個發動機,固然可能增大船舶運轉的動力,可必然增加建造的重量和成本,也加大了建造的難度。因此,發動機一般都會集中在船尾的中下部。
對於軍用艦船而言,一般設計師都會在前方安裝駕駛室和包括艦炮在內的軍事裝備,而航空母艦還會安裝巨大的蒸汽彈射器,沒有哪一個設計師會大費周章地做在船頭和船尾分別安放一個發動機的這種白費功夫的事情,這樣做是沒有任何必要的。
三、 飛機的發動機是航空發動機
航空發動機可分為活塞式航空發動機,燃氣渦輪發動機 ,衝壓發動機三種類型。
上個世紀的飛機是螺旋槳飛機,新世紀的飛機是噴氣式飛機。
早期在飛機或直升機上應用的航空發動機,用於帶動螺旋槳版或旋翼權。大型活塞式航空發動機的功率可達2500千瓦。後來為功率大、高速性能好的燃氣渦輪發動機所取代。但小功率的活塞式航空發動機仍廣泛地用於輕型飛機、直升機及超輕型飛機。
燃氣渦輪發動機應用最廣。包括渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機和渦輪軸發動機,都具有壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪。渦輪螺旋槳發動機主要用於時速小於800千米的飛機;渦輪軸發動機主要用作直升機的動力;渦輪風扇發動機主要用於速度更高的飛機;渦輪噴氣發動機主要用於超聲速飛機。
衝壓發動機的特點是無壓氣機和燃氣渦輪,進入燃燒室的空氣利用高速飛行時的衝壓作用增壓。它構造簡單、推力大,特別適用於高速高空飛行。由於不能自行起動和低速下性能欠佳,限制了應用範圍,僅用在飛彈和空中發射的靶彈上。
中國目前最強的航空發動機應該是渦扇18、20和30,最強渦扇30,它也是中國的最高的機密之一,未來,它將計劃升級為適用六代戰機的發動機。
四、軍用發動機強於民用交通工具發動機
軍事裝備的發展領先於民用的交通工具。這是正確的思想指導下的必然的結果,也是歷史的必然選擇,這使得我國的民用行業能夠無憂無慮地生存和發展下去。
軍用發動機具有非常優異的質量,也當然有著比民用交通工具的發動機強大的動力,這的確使得軍事裝備的發展提前步入了歐美國家的水平,中國的紅旗等汽車都非常受到國外的歡迎, 正是中國有著得意的國產發動機,不會被其他國家卡了脖子。
中國將本國的力量大幅用於發動機的研究領域,對軍用和民用兩大領域的影響都是顯而易見的,一股潮流正在醞釀,而當這一股潮流湧動之時,正是中國的最強的發動機的亮相之日。
5、 未來,發動機的升級是武器升級一種必然的結果
當前,中國的發動機的研究事業正在逐漸前進中,非常多的方案都被中國的智庫考慮在內了。
比如,"鋼鐵俠"的動力系統採用的就是核動力,可要把核燃料變得那麼小,且將氘和氚注入到反應堆的安全殼內,然後為其提高能量使得電子脫離宿主原子,形成等離子體,這一過程會釋放巨大的能量,這一個過程的實現是非常困難的。鋼鐵俠的胸口冷核聚變(ARC反應堆,也叫方舟反應爐)目前看來還是無法實現的技術。
目前,中國的軍用裝備正在努力攻克這一技術,如果這一技術真的有朝一日能夠實現的話,中國在動力系統將獲得真正意義上的第一名,中國甚至不需要像現在這樣花費大口舌去爭奪世界第一。
此外,新式發動機的誕生將非常有利於人類開拓外星球,同時提振本星球的經濟的發展能力,為人類拓寬生存空間,讓人類能夠有更精彩的生活,讓每一個人都能夠獲得自己理想中的人生。
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