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大国无疆

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第五十五章 气冷与液冷第(2/3)页
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能保证冷却效果的绝佳状态。

    这对液冷组而言可谓是一个不大不小的挑战,但气冷本质上的冷却效率不高,即便气冷组通过各种手段让多缸体多层数的大马力气冷发动机,获得了一定的实际使用能力,液冷组也最多失去的是应用于运输类型的飞机发动机,他们不能在作战性质飞机亦战斗机上让液冷式发动机毫无作为。

    液冷的主要利器无非就是利用冷却物质,如冷却水、专用冷却油等流经缸体壁,将热量带离发动机,然后通过专用的散热器将热量释放到空气中。冷却物质的导热系数大大高于空气,有利于传热,可以有效地将大量热量带离发动机,继而能容许发动机达到更高的工作温度,有利于提高单位体积马力,并容易使缸体温度达到高度均匀,改善发动机工作条件,延长发动机寿命。

    散热器的设计对液冷组乃至他们背后的技术团队而言并不是难点,他们有足够的自信能够制造出可以不受发动机缸体形状、布置的限制,而需采用大量长而窄的散热片。甚至需要的话,还可以让冷却水管在散热片组之间来回盘旋,组成多程换热器,非常有利于大大提高散热效率,后者的散热效率必将大大高于直接和缸体相连的散热片。

    水冷的传热效率高于气冷,冷却性能跟更好,这是不争的事实也是液冷组的优势。但水冷需要额外的管路和散热器,让生产制造更复杂、养护更繁琐,这是相对于气冷的一大缺点,而且从欧洲方面的液冷发动机应用而言,冷却水泄露还是一个不小的问题。

    由此,在发动机功率要求不大的时候,水冷有多了散热器、管路等等引申出的各种问题就显得很突兀,比气冷发动机重且复杂,就没有什么优越性。功率一定的发动机的体积和重量都不是问题,气冷发动机简单的特点就十分显著,液冷没有任何优势而言。但当发动机功率要求很高的时候,气冷发动机的局限就出来了,大量的散热片不仅不能有效地散热,也大大增加了重量,液冷的系统效率优势就显示出来,系统总重量反而更轻了。

    两者之间的互有优劣都让彼此难以放弃自己的想法,都欲让对方接受自己的正确想法,继而引发争论,但争论的结果往往都是让彼此更加确信自己的想法是正确的,可以说争论由始至终都是无效的。所以,“实践是检验真理的唯一标准”,这句话让他们都找到了说服对方的好方法,那就是各自做出成就来比拼一番才行。

    工业部和军方都很是明显的指出航空事业首先是要为军事服务,所以研发的机型无非就是速度快、机动性强的战斗机,运力范围大且机动性与经济效益较好的运输机,远中近各种航程的轰炸机、侦查与客运等等应用的飞机都可以慢慢引申出来。两大组的比拼从第一种开始了,那就是战斗机。

    对于战斗机来说,从欧洲战争的血与火实践已经可以知道,追求速度和高度是一个永远不变的主题,而且这一主题还将继续下去。气冷星形发动机和液冷直列(包括v形)发动机在战斗机上的优劣之说,都不能脱离对速度和高度的比试。

    对于速度来说,增大马力、减小阻力就是不二的法门。

    水冷发动机对于提高马力有天然的优势,直列或v形的液冷发动机的一个巨大优势就是体型狭长,这一优势可以为之带来迎风面积小、阻力小的好处。将直列发动机沿机身纵向放在前机身内,机头的整流罩可以保持流线型的气动外形,有利于进一步降低阻力。如此布置以后,使用直列发动机的战斗机看起来就是尖头,这对飞行员的驾驶而言非常有利。

    而气冷组的星形发动机要维持良好的气冷,必须把发动机的整个正面暴露在迎面气流里,这样就难以使用整流罩降低阻力,所以星形发动机的战斗机都是钝头。钝头又使座舱前方视野不良,而为了改善视野只能驾驶员的座舱,这反而进一步增加迎风阻力损失了速度。

    当在空中飞行时这一缺点经风洞试验后得出的结论来看,这一缺点并不明显,然而飞机要起飞与着陆就显得比较困难,所以在速度上气冷失败了一点点。

    两者速度问题都不是很大,差距并不明显,但是在高度上各自的缺点却立马凸显出来了。

    高空环境中空气稀薄,活塞式发动机的进气会受到很大的影响,为了保证发动机的有效工作就必须采用一定的措施,用机械增压或涡轮增压成了必然。

    机械增压从发动机用机械联动引出一部分功率,驱动空气压缩机,提高进气压力,以改善高空的活塞式发动机的工作效率。机械增压的好处是在任何发动机转速都能有效工作,油门响应快,坏处是吃掉的发动机功率比较多,系统重量也比较大。

    涡轮增压不直接从发动机中引出功率,而是在发动机的排气回路中安装一个废气涡轮,带动压缩机完成增压。涡轮增压也要吃掉一点发动机的功率,因为发动机的排气背压增高,发动机出力下降。但涡轮增压比机械增压吃掉的功率要小很多,系统重量轻,可靠性好,坏处是油门响应慢,需要发动机转速上升到一定程度才能正常工作。

    后者对战斗机而言并不是问题,战斗机在向上攀爬时,发动机已经高速运转了,启动废气涡轮不是问题。但油门响应是一个问题,所以在战斗机发动机上,必然是涡轮增压和机械增压一起使用两者互补。

    当然机械增压和涡轮增压的技术对两大组而言都不是问题,在汽车工业上已经很纯熟应用了增压技术,当然或许也是因为汽车技术的纯熟,而让液冷组更有自信要将液冷继续下去,因为汽车也是液冷的,包括即将运用于铁路交通的内燃机车。当然打败气冷的并不是这些,而是事实。

    作为战斗机发动机,涡轮增压的优越性是显然的,当然也是必然的。但涡轮增压却很难用于气冷星形发动机上,由于星形发动机的缸头朝外,所以每个气缸分别进气、分别排气。机械增压为每个气缸的进气回路分别安装压缩机,这估计将是一个巨大的挑战;而还要应用涡轮增压技术,就还要求为每个气缸的排气回路安装废气涡轮,这将大大增加系统的复杂性和成本。

    相比之下,直列或v形发动机的缸头一字排开,可以用汇流装置统一进排气,只需要一套集中的机械增压或涡轮增压装置就可以了,大大简化了系统提高了效率。从高空性能来说,直列或v形发动机也比星形发动机有利。而星形发动机如果强行使用两种技术后

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