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从外形判断二战飞机的发动机类型,老鸟也可能翻船

从外形判断二战飞机的发动机类型,老鸟也可能翻船

今天我们聊一聊识别飞机发动机的问题。

二战时期的飞机所用的无非就是三类发动机,活塞式、喷气式和火箭发动机。其中后两类在当时属于尖端技术,装备的机型有限,常见的也就是那么几种。

这两种类型发动机的共同特点是都有尾喷口。喷气式发动机工作需要吸入空气作为氧化剂,所以前面有进气口,而火箭发动机自带氧化剂,也就不需要设置进气口。

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流星F.3喷气战斗机

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流星F.3所用的罗尔斯·罗伊斯德温特喷气发动机

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Me 163火箭战斗机

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Me 163所用的沃尔特HWK 109-509火箭发动机

其他使用螺旋桨的飞机安装的都是活塞式发动机,如果细看又有尖头和平头两种外观。活塞式发动机通过燃料在气缸内燃烧做功,推动活塞运动,带动连杆和曲轴输出动力。单个气缸功率有限,要提高输出功率就需要多个气缸组合,这又带来了散热问题。

二战时期飞机发动机功率已经很大,气缸数量也多。液冷发动机采用冷却液作为热交换媒介,通过管道连接安装在其他位置的散热器进行循环。所以当时的液冷发动机气缸很多采用V型布局排成两列,整个发动机显得很细长,通过发动机整流罩和螺旋桨整流罩配合,形成流线型的尖头。

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线条流畅的Bf 109G战斗机

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Bf 109G所用的DB 605倒V型液冷发动机

而气冷发动机是通过迎面气流直接散热,如果气缸前后排列,则后排气缸接触的是已被前排加热过的空气,越往后散热效果越差。所以气冷发动机往往将气缸围绕中轴布置在一个平面上,称为星型布局。二战末期随着发动机功率增大,气缸数目增加,气冷发动机也不得不将气缸前后布置成两排,但互相交错,仍是为了尽量保证后排气缸能接触到迎面的冷空气。

采用这样的布局,发动机截面积自然很大。并且螺旋桨罩还不能太大,以免影响发动机的迎风面积,所以气冷式发动机前面就表现为粗大的平头。

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F6F战斗机

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F6F使用的R-2800双黄蜂双排气冷星型发动机

这两种发动机在军用飞机上使用各有其优缺点,全看设计师和用户的偏重和取舍,很多文章也进行过介绍,我们这里就不再赘述。

说到这儿恐怕有些读者会说老枪你这不都是ABC的东西吗?太基础了,值得专门说吗?那可不一定,这种外形区别只能叫通常如此,我既然拿出来说那肯定是有例外的啊。

比如下面这架飞机,斯勃2,你说用的哪类发动机?

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上世纪80年代修复的唯一一架存世斯勃 2M-100A

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老照片可以看到发动机舱前部结构

这种类型的飞机在抗战全面爆发时曾大量装备中国空军。

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中国战场上的斯勃 2M-100

我是在网上见过中文自媒体作者言之凿凿称它用的是气冷发动机的。其实这种飞机用的发动机就标在型号上,克里莫夫M-100,12缸V型液冷发动机——公开资料,随处可查。

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M-100液冷发动机

那你说他没事把个液冷发动机弄个平头干什么?实际上就是把散热器放前头去了。类似布局在日常生活中很是常见,比如下面这张图。

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汽车在发动机前布置散热器太常见了

这种布局带来的阻力当然很大,浪费了液冷发动机的一大优势,飞机速度不太高的情况下,也许尚可接受。但斯勃 2本身就是以高速能力著称的飞机,所以换装功率更大的M-103发动机后,散热器就被移到发动机下方,前部也变成了流畅的尖头。

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斯勃 2M-103

因为M-100本是西班牙西斯潘诺-苏扎12Y发动机的许可证生产版本,而12Y发动机在当时颇成功,上世纪30年代该系列几乎是法国空军飞机的标准发动机,因此法国飞机中也有类似的设计。

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西斯潘诺-苏扎12Y发动机

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Mureaux.115侦察机

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MB.211轰炸机

这种液冷发动机前面顶着大平板散热器的布局一战时期就有,在战后的二三十年代并不鲜见,这里就不过多列举。可能有人又要说了,这个设计一看就很老式啊,就是斯勃 2到苏德战争爆发时也明显落伍了,不能算是典型的二战飞机,那么请看下面这种。

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存世Ju 88D轰炸机

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发动机舱特写

容克斯Ju 88,被称为二战中德国最好的轰炸机,生产了15000架,你看照片它用的是气冷发动机还是液冷发动机?

答案是液冷,除了驱逐型和夜间战斗型以及远程侦察型中的部分型号使用BMW 801气冷发动机外,绝大部分Ju 88都是用的容克斯自家生产的Jumo 211和213两个系列的12缸倒V型液冷发动机。容克斯在发动机前端设计了一个环形冷却器,集成了发动机冷却和滑油冷却功能。据说这么布置的理由是冷却液管路最短,所以Ju 88系列的发动机不管气冷液冷都是平头。

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Jumo 211发动机

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Jumo 213发动机

这种布局看来在实际应用中有它的优点,所以在Ju 88衍生出的Ju 188和Ju 388中使用Jumo发动机的型号上继续沿用。

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1944年8月Ju 188A-2机组庆祝中队完成2500次任务

此外还有同样使用Jumo系列发动机的Fw 190D、Ta 152、Ta 154和Me 264V-1号原型机。

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存世Fw 190D

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部分整修的存世Ta 152H

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Ta 154夜间战斗机

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使用Jumo 211时期的Me 264V-1

以及使用DB系列液冷发动机的Ar 240、He 219、Do 335、He 177。

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Ar 240 驱逐机

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He 219夜间战斗机

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存世Do 335战斗机

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He 177重型轰炸机

值得一提的是He 177使用的是由两台12缸V型DB 601组合而成的DB 606发动机,A-5型起开始装备两台DB 605组合的DB 610发动机。两个V型组合一起就是W型,结构紧凑但是复杂,并且散热问题也更突出。He 177很容易出现发动机起火事故,主要原因就是发动机舱设计太小,散热困难。

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DB 606液冷发动机

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DB 610液冷发动机

所以说这种平头液冷发动机的布局一直用到活塞式飞机发展尽头,因为类似Ta 152H和Do 335这样的飞机是被很多人看成终极螺旋桨战斗机的。

那么反过来说,气冷式发动机有没有尖头的?这肯定有,并且更多。小功率气冷发动机,气缸数也比较少,散热问题不那么突出,做成单排直列或者V型的大有人在。发动机罩稍一配合,就能弄个尖头,比如下面两种我们熟悉的型号。

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存世 Fi 156鹳式联络机

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存世Bf 108教练/联络机

这两种飞机都是用的8缸V型As 10气冷发动机,不同型号的功率为200至240马力。

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As 10气冷发动机

再往上提也行,比如下面这些。

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Fw 189侦察机

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Fw 189配用的12缸V型As 410气冷发动机,450马力

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法国CR.714轻型战斗机

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CR.714使用的雷诺12R 12缸倒V型气冷发动机,500马力

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英国舰队航空兵使用的美国寇蒂斯海鸥MK.I侦察机(SO3C-1)

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SO3C配备的Ranger V-770倒V型12缸气冷发动机,600马力

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意大利SAI.207轻型战斗机

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SAI.207配用的伊索塔·弗拉西尼Delta12缸倒V型气冷发动机,750马力

实际上直列V型的航空气冷发动机,到Delta这个级别就已经比较少见了。技术上还能提高,比如前面雷诺12R的照片其实是张特别型,功率也有750马力,而Delta系列最高功率能达到900马力。但此时实用性就大大变差,还是此前我们反复提到的散热问题,几乎无法解决。900马力的Delta曾被装在Re.2001原型机上,结果因为散热问题引发大火,全机烧毁,被同为12缸倒V型的德制DB 601液冷发动机轻松击败。

但是意大利人这方面可能确实比较头铁,他们非要在直列的大功率气冷发动机上杠到底。当时意大利航空工业迫切需要拿出一种1000马力以上的气冷发动机和进口的德制液冷发动机竞争,特别是DB 605型。于是伊索塔·弗拉西尼公司将两台550马力12缸倒V型Gamma发动机组合出24缸X型Zeta,预计功率为1200马力,搭载机选定为卡普罗尼·维佐拉F.6Z(Z即代指Zeta)。

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12缸倒V型Gamma

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24缸X型Zeta

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卡普罗尼·维佐拉F.6Z

结果Zeta造出来后果然出现了严重的散热问题,直到1943年8月才装机首飞,此时搭载DB.605的F.6M都首飞两年了。1943年9月意大利就投降了,这还发展个什么?所以意大利人二战时期在航空发动机上的困境,可能就是因为他们非要在这上面钻牛角尖导致的。

这种形式的大功率气冷发动机其他国家也搞过,比如美国艾利森公司1927年建造的X-4520,也是X型24缸气冷发动机,功率1200马力,也是无法解决散热问题而被放弃。英国罗尔斯·罗伊斯公司1936年建成的Exe,同样是X型24缸气冷发动机,功率1150马力,据说试飞时表现尚好,但也没有投产。看来都是遇到了同样的先天性问题,20年代无法解决到40年代同样无法解决。

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艾利森X-4520

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罗尔斯·罗伊斯Exe发动机

好了,这次就这么多。因为是找特例,肯定不会全面。大家平时也可以留意一下,当时还有哪些飞机装着看上去像液冷的气冷发动机或者看上去像气冷的液冷发动机。

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