Động cơ máy bay: làm mát bằng không khí hay nước?

Mục lục:

Động cơ máy bay: làm mát bằng không khí hay nước?
Động cơ máy bay: làm mát bằng không khí hay nước?

Video: Động cơ máy bay: làm mát bằng không khí hay nước?

Video: Động cơ máy bay: làm mát bằng không khí hay nước?
Video: TỰ KHAI HỎA TÊN LỬA! Tàu Sân Bay Mạnh Nhất Nước Mỹ Nổ Tan Tành Giữa Vịnh Bắc Bộ| USS Forrestal 2024, Tháng tư
Anonim
Hình ảnh
Hình ảnh

Vì vậy, khi được coi là đại diện tốt nhất của động cơ trong Chiến tranh thế giới thứ hai, chính thần động cơ ra lệnh phản ánh xem anh hùng nào có lợi hơn và ngầu hơn. Có rất nhiều ý kiến ở đây, nhưng chúng ta hãy thử nhìn vào các động cơ một cách khách quan và có chút ham muốn.

Chúng tôi sẽ xem xét các ví dụ về máy bay chiến đấu, đơn giản vì máy bay ném bom với nhiệm vụ của nó, về nguyên tắc, không quan trọng là động cơ nào để bay. Chúng tôi bay và chúng tôi bay, chúng tôi bay, bom thả xuống, chúng tôi bay trở lại. Đối với các máy bay chiến đấu, mọi thứ có phần phức tạp hơn về mặt nhiệm vụ.

Vậy loại nào tốt hơn: động cơ làm mát bằng không khí hay làm mát bằng nước?

Đúng vậy, chúng ta sẽ gọi động cơ làm mát bằng chất lỏng là nước, bởi vì loại chất chống đông nào đã có vào những năm 30-40 của thế kỷ trước? Tốt nhất là nước với ethylene glycol. Tệ nhất là nước và muối hoặc chỉ nước.

Bằng vít!

Hình ảnh
Hình ảnh

Cuộc đối đầu giữa động cơ "chất lỏng" và động cơ "không khí" bắt đầu khi những động cơ này xuất hiện. Chính xác hơn, khi các kỹ sư đưa ra ý tưởng rằng cần dừng lại để quay các xi lanh của động cơ quay quanh trục khuỷu. Và thế là "ngôi sao trên không" đã xuất hiện. Một động cơ khá bình thường, không có kỳ quặc và vấn đề. Nhưng vào cuối Thế chiến thứ nhất, các kỹ sư đã có thể thích nghi với động cơ ô tô làm mát bằng nước, vì vậy cuộc cạnh tranh đã bắt đầu ngay từ lúc đó.

Và trong suốt quá trình tồn tại của nó, động cơ chữ V làm mát bằng chất lỏng và động cơ hướng tâm làm mát bằng không khí đã cạnh tranh với nhau.

Mỗi loại động cơ này đều có ưu và nhược điểm. Để so sánh, chúng ta hãy lấy một vài động cơ từ cả hai loại. Hãy chỉ nói điều tốt nhất trong số những điều tốt nhất.

ASh-82 và Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp sẽ chơi cho lính bay, Rolls-Royce Merlin X, Daimler-Benz DB 605, Klimov VK-105 sẽ chơi cho lính thủy.

Hình ảnh
Hình ảnh

Có một sự bất công trong bảng. Những người sành sỏi sẽ hiểu ngay điều này là gì: tất nhiên, đây là trọng lượng. Đối với "nước" trong các đặc tính hiệu suất, cái gọi là trọng lượng "khô" luôn được đưa ra, nghĩa là không có nước / chất chống đông. Theo đó, họ sẽ ở hậu trường, tức là trên đường băng, nặng hơn. Một nơi nào đó khoảng 10-12%, đó là rất nhiều.

Bây giờ chúng ta hãy đi so sánh.

Thiết kế

Về mặt cấu trúc, tất nhiên, nó dễ dàng hơn trong không khí. Không cần áo khoác làm mát, không cần bộ tản nhiệt, không cần áo giáp bảo vệ bộ tản nhiệt, đường ống, cửa chớp bộ tản nhiệt.

Động cơ không khí đơn giản hơn và do đó rẻ hơn để sản xuất và bảo trì. Và an toàn hơn trong trận chiến. Được biết, động cơ làm mát bằng không khí chịu được một số lần va chạm vẫn tiếp tục hoạt động, bị mất hai hoặc thậm chí ba xi-lanh. Nhưng động cơ nước dễ dàng hỏng hóc trong trường hợp bộ tản nhiệt bị trúng đạn.

1: 0 nghiêng về động cơ không khí.

Làm mát

Hiệu quả hơn, nói chung, không khí. Vấn đề chính với các ngôi sao kép là sự thoát nhiệt từ hàng thứ hai của xi lanh. Nếu các nhà thiết kế có thể xử lý nó, mọi thứ đều ổn.

Khi bay, máy bay lặng lẽ cung cấp lượng không khí cần thiết để làm mát các đầu xi lanh. Và động cơ nước có một giới hạn ở dạng nhiệt độ chất lỏng, bị giới hạn bởi điểm sôi của nước / chất chống đông. Nhiệt độ của đầu xi lanh của động cơ không khí trong mọi trường hợp cao hơn nhiệt độ của chất làm mát, do đó với cùng một thể tích không khí đi qua đầu xi lanh của không khí và bộ tản nhiệt của động cơ nước, không khí hiệu quả hơn, vì diện tích bộ tản nhiệt rõ ràng là thấp hơn diện tích của ngôi sao. Và việc loại bỏ một đơn vị nhiệt cần một lượng không khí lớn hơn từ các đầu xi lanh.

Đặc biệt là khi theo thời gian, các bộ tản nhiệt đã được giấu trong các đường hầm.

2: 0 nghiêng về không khí.

Khí động học

Vâng, động cơ nước chắc chắn có một lợi thế ở đây. Mũi mỏng hơn và sắc hơn, thân máy bay hẹp hơn - máy bay chạy bằng năng lượng nước nhanh hơn đáng kể so với các đối thủ cạnh tranh chạy bằng không khí.

Hình ảnh
Hình ảnh

Trán dày của máy bay chạy bằng không khí là một đòn giáng nghiêm trọng vào khí động học của máy bay. Và khi bắt đầu cuộc hành trình, và nói chung, vòng Townend được coi là đỉnh cao của những phát minh về khí động học.

Và vào đầu những năm 40, có một kiểu phân chia như vậy: máy bay có động cơ nước nhanh hơn, máy bay có động cơ trên không thì cơ động hơn.

Điều đáng chú ý ở đây là I-16, A6M, "Rock" nhẹ hơn thực sự là những cỗ máy rất cơ động. Nhưng họ thua kém về tốc độ so với các đối thủ dưới nước.

Ví dụ tốt nhất ở đây là I-16 của chúng tôi.

Hình ảnh
Hình ảnh

Trên thực tế, với "Cơn lốc" từ công ty "Wright" I-16 đã dễ dàng đánh bại Bf-109B ở Tây Ban Nha. Tuy nhiên, ngay sau khi người Đức có được DB-600, thứ mang lại lợi thế cho Emil về tốc độ và chiều dọc, vai trò của anh ấy thay đổi ngay lập tức, và người thợ săn của ngày hôm qua đã trở thành một trò chơi.

Hình ảnh
Hình ảnh

Trên thực tế, đó không chỉ là một thế hệ động cơ mạnh hơn mà còn là vấn đề khí động học. Các máy bay trở nên mỏng hơn và mượt mà hơn, các bộ tản nhiệt được lắp vào trong cánh và thân máy bay, và việc sử dụng các chất chống đông giúp cải thiện khả năng truyền nhiệt và giảm kích thước và - quan trọng là - trọng lượng của bộ tản nhiệt và chất làm mát, vốn phải đổ vào vào hệ thống.

Vì vậy, 2: 1 có lợi cho không khí.

Vũ khí

Và ở đây có rất nhiều sắc thái.

Động cơ nước được tạo ra đơn giản dành cho các tay súng bắn tỉa trên không thực thụ, vì nó cho phép sử dụng một thứ tuyệt vời như một khẩu súng mô-tơ. Súng nhắm chính xác vào mũi máy bay, không vấn đề gì. Thêm vào đó, một vài khẩu súng máy có thể được đặt xung quanh khối trụ.

Hình ảnh
Hình ảnh

Tất cả điều này đã tạo ra một cú vô lê thứ hai rất tốt với độ phân tán tối thiểu. Một điểm rất quan trọng.

Đến đây bạn cần chấm ngay cho những người mệnh thủy. 2: 2.

Tuy nhiên, ai nói rằng máy bay chiến đấu làm mát bằng không khí là buồn? Tuyệt đối không!

Hãy bắt đầu với thực tế là có hai máy bay chiến đấu độc nhất, La-5 và La-7, với động cơ ASh-82 có thể đặt hai và ba khẩu pháo ShVAK đồng bộ. Vâng, lượng đạn khá ổn, khoảng 120 viên cho mỗi khẩu pháo, điều này đủ để tiến hành một trận chiến và tiêu diệt bất kỳ máy bay ném bom nào của đối phương.

Động cơ máy bay: làm mát bằng không khí hay nước?
Động cơ máy bay: làm mát bằng không khí hay nước?

Nhưng các máy bay chiến đấu của Lavochkin là một ngoại lệ rất thú vị đối với quy luật.

Nhưng những người khác, người Đức, người Nhật, người Mỹ, thích tận dụng lợi thế của thực tế là không có bộ tản nhiệt làm mát cồng kềnh trong và xung quanh cánh, và đặt toàn bộ pin trong cánh.

Hình ảnh
Hình ảnh

Nhân tiện, cũng có đủ điểm cộng. Dễ bảo trì hơn … không, không phải vũ khí. Chỉ là một động cơ, xung quanh đó đại bác, súng máy và băng đạn / đạn pháo không bị kẹt. Có nhiều không gian hơn trong cánh, tương ứng, bạn có thể đánh dấu nhiều đạn hơn và số lượng thùng lớn hơn.

Focke-Wulf 190A-2, chủ nhân của một trong những viên đạn thứ hai ấn tượng nhất, mang theo bốn khẩu pháo 20mm trên cánh của nó. Đúng là có một "bí mật". Các khẩu pháo gốc (nằm gần thân máy bay hơn) có cơ số đạn 200 viên, còn các khẩu xa chỉ có 55 viên nhưng vẫn rất ấn tượng. Cộng với hai súng máy đồng bộ.

Hình ảnh
Hình ảnh

Người Nhật trên Ki-84 "Hayate" tốn ít đạn hơn cho pháo cánh, chỉ 150 viên và 350 viên cho súng máy đồng bộ.

Nhưng theo tôi, người Mỹ đã đạt được thành công đáng kể nhất về việc triển khai vũ khí. P-47 với tám khẩu Browning 12,7 mm và F4U Corsair với sáu khẩu là khá. Cộng với cơ số đạn 400-440 viên mỗi thùng. Trên cánh ngoài cùng của thân máy bay, hộp phụ có thể giảm xuống còn 280 viên đạn, nhưng điều này thực sự không đáng kể.

Hình ảnh
Hình ảnh

Bạn có thể nói rất lâu về chủ đề nào tốt hơn, hai khẩu đại bác hay sáu khẩu súng máy cỡ lớn, nhưng đây là một chủ đề cho một nghiên cứu riêng biệt. Có những ưu và nhược điểm. Trong mọi trường hợp, 3.000 vòng so với 300-400 vòng - có một cái gì đó để nói về.

Hình ảnh
Hình ảnh

Vì vậy, về mặt định lượng của việc triển khai vũ khí, các máy bay chiến đấu có động cơ không khí hóa ra không hề kém cạnh các đồng nghiệp của chúng. Hơn nữa, vì động cơ không khí mạnh hơn động cơ nước, do đó, chúng cho phép sử dụng nhiều nhất trên tàu. Nó là hợp lý.

Và nếu chúng ta so sánh Yak-9 với một khẩu pháo 20 mm và một súng máy 12,7 mm chống lại một máy bay chiến đấu Mỹ với khẩu đội 8 chiếc "Browning" 12,7 mm, thì rất khó để nói ai sẽ là người chiến thắng. Asu-sniper, tất nhiên, sẽ chỉ cần một tá hoặc hai quả đạn, nhưng nếu chúng ta đang nói về các phi công lái máy bay hạng trung … Ở đó súng máy sẽ thú vị hơn, bởi vì ít nhất một cái gì đó sẽ bắn trúng.

Điểm không khí. 3: 2.

Sự bảo vệ

Mọi thứ hoàn toàn khác ở đây. Động cơ nước phải được bảo vệ. Bảo vệ động cơ khỏi đau thắt lưng, bảo vệ bộ tản nhiệt, bảo vệ tất cả các phụ kiện. Đối với một hoặc hai cú đánh vào vỏ động cơ hoặc bộ tản nhiệt - và thế là xong, chúng đã đến nơi. Có, có một thời gian trước khi động cơ bị kẹt vì quá nóng. Và bạn có thể cố gắng đến một nơi thuận tiện trên lãnh thổ của mình hoặc - một chiếc dù. Không đáng tin cậy lắm, không tiện lợi lắm.

Một ngôi sao trên không có thể đơn giản được bảo vệ như một tấm áo giáp. Tất nhiên những động cơ này sợ đau thắt lưng, nhưng cũng có trường hợp Focke-Wulfs hút không có cặp xi lanh mà bay. Và "La" của chúng tôi khá bình thường bò đến sân bay với ba chiếc bình bị hạ gục. Có rất nhiều trường hợp như vậy được ghi lại trong lịch sử.

Đó là lý do tại sao La, Thunderbolt và Focke-Wulf được chứng minh là những máy bay tấn công rất tốt. Động cơ không khí có thể ẩn nấp khỏi các khẩu pháo phòng không cỡ nhỏ và mang theo mọi thứ trên đường bay của nó. Và các động cơ mạnh hơn dễ dàng cho phép mang bom lên máy bay. La-5 - 200 kg, "Focke-Wulf" 190 series F - lên tới 700 kg và "Thunderbolt" series D - lên tới 1135 kg.

Bây giờ một số người sẽ nói rằng chiếc máy bay tấn công tốt nhất trong Chiến tranh thế giới thứ hai bay bằng động cơ mặt nước, và họ sẽ đúng.

Hình ảnh
Hình ảnh

Tuy nhiên, Il-2 là máy bay cường kích được sinh ra như một máy bay cường kích. Và trên đây là về máy bay chiến đấu đã trở thành máy bay tấn công. Có một sự khác biệt, và chủ yếu là về khả năng bảo vệ.

Và về khả năng bảo vệ, động cơ làm mát bằng không khí chắc chắn đi trước. 4: 2.

Đây là bức tranh. Tất nhiên, lý do cho điều này là những ngôi sao hai hàng ghế xuất hiện vào đầu những năm 1940. Và chúng đã làm lu mờ các động cơ nước, vốn đã có một bước tiến dài kể từ khi ra đời.

Bước tiến chính trong sự phát triển của động cơ làm mát bằng không khí là thời điểm các nhà thiết kế đối phó với vấn đề làm mát hàng xi-lanh thứ hai. Rất nhiều việc đã được thực hiện cho điều này: họ di chuyển các hàng xi lanh ra xa nhau để cho phép không khí lưu thông tốt hơn xung quanh các đầu xi lanh, tăng diện tích của bộ làm mát dầu, vì hầu hết nhiệt được loại bỏ chính xác qua dầu, và tăng cánh tản nhiệt của xi lanh.

Đó là giải pháp cho vấn đề làm mát đã đưa các ngôi sao lên trước về sức mạnh và khối lượng. Nó rất đơn giản: ngôi sao đôi có độ dịch chuyển lớn hơn so với động cơ nước. Do đó sức mạnh to lớn.

Nếu chúng ta so sánh công suất cụ thể của động cơ ở mức 1943, thì ASh-82F có chỉ số 1,95 mã lực / kg và VK-105P - 2,21 mã lực / kg trọng lượng động cơ. Có vẻ như VK-105P tốt hơn. Và bất kỳ máy bay nào có nó lẽ ra phải có lợi thế.

Tuy nhiên, nếu lấy một chiếc máy bay bay cả VK-105 và ASh-82 ra so sánh, chúng ta sẽ không ngạc nhiên khi thấy LaGG-3 với VK-105P về hiệu suất bay đều thua La-5 với ASh-82. bằng tất cả sự kính trọng. Và điều này mặc dù thực tế là La-5, giả sử, không tỏa sáng về mặt khí động học.

Sức mạnh của ngôi sao kép ASh-82 đã giải quyết tất cả các vấn đề về khí động học bằng cách kéo máy bay ra ngoài với chi phí "tăng thêm" 500 mã lực.

Hình ảnh
Hình ảnh

Tất nhiên, các nhà thiết kế động cơ nước sẽ không bỏ cuộc và cố gắng bắt kịp các lỗ thông hơi. Đã có những cố gắng ghép nối các động cơ để hai động cơ hoạt động thông qua một hộp số trên một cánh quạt duy nhất. Trong thực tế, không ai thành công.

Thông minh hơn là thiết kế của động cơ hình chữ H và chữ X, khi một số khối xi lanh sẽ hoạt động trên một trục khuỷu. Một động cơ như vậy đến từ người Anh, Napier "Sabre", một con quái vật 24 xi-lanh. Tất nhiên, "Typhoon" đã bay cùng anh ta, nhưng ngay khi người Anh nhớ đến "Nhân mã" Bristol trên không của họ, thì họ đã quên mất "Saber" một cách an toàn.

Vào cuối Thế chiến thứ hai, một thế hệ động cơ nước mới đã xuất hiện, với sự dịch chuyển tăng lên chủ yếu do tăng đường kính piston và thành khối mỏng đi. Một mặt, điều này ảnh hưởng đến tài nguyên, mặt khác, nó mang lại sức mạnh cần thiết. AM-42, "Griffon", DB-603, Yumo-213 - tất cả chúng đều tốt về mặt này, nhưng đã đến muộn trong cuộc chiến.

Để hoàn thành cuộc thi động cơ piston, chúng ta nên xem lại phần cuối sự nghiệp của họ.

Khi động cơ phản lực xuất hiện, động cơ piston phải nghỉ hưu.

Hàng không hạng nhẹ và thể thao trở thành lĩnh vực của động cơ đốt trong, có những yêu cầu riêng đối với động cơ.

Hình ảnh
Hình ảnh

Động cơ không khí chiếm lĩnh lĩnh vực hàng không thể thao, nhưng động cơ nước chỉ đơn giản là phải rời bỏ hoàn toàn. Đúng vậy, trong những năm gần đây đã có xu hướng quay trở lại động cơ diesel cho ngành hàng không, nhưng trong mọi trường hợp, đây không phải là động cơ hàng không quá nhiều như động cơ ô tô.

Vì vậy, tóm lại, tôi xin nhận trách nhiệm lập luận rằng động cơ đốt trong của máy bay làm mát bằng không khí hiệu quả hơn các động cơ làm mát bằng chất lỏng theo một số cách.

Việc động cơ thần kỳ ASh-82 vẫn hoạt động được cả trên máy bay và trực thăng chỉ càng khẳng định nhận định này.

Hình ảnh
Hình ảnh

Vì vậy, nếu ai đó nghĩ khác, có nơi để nói và để lại phiếu bầu của bạn dưới hình thức thích hợp.

Đề xuất: