第369章 舰载机与发动机(2 / 2)

大明1805 王子虚 9852 字 2023-10-30

“目前的核心任务是解决双排汽缸设计中的各种问题。

“在这个时候同时考虑废气回收利用,很可能会让这些问题变得更加复杂。

“所以对于废气利用相关的研究还,目前还没有成为正式的课题。

“所以现在只是部分同僚个人在在进行理论上的探索。

“等到双排气缸的发动机基本稳定之后,这些同僚的研究结果应该就有机会利用上了。”

说到这里的时候,邹明海想到了朱靖垣以往的奇思妙想,几乎是下意识的追问说:

“殿下,您在这方面是有什么想法吗?”

朱靖垣笑着点头说:

“我还真的有,不过正如你所说,目前的主要任务是解决双排气缸堆叠的问题。

“但是,废气利用,效率提升相关的研究,也可以同步开始研究。

“可以在单排气缸的发动机上进行研究和测试。

“两个方向的研究完成之后,直接合并升级的速度,可比一一单独研究的效率高多了。”

“我目前有这样几个想法,首先是涡轮实验室和空包弹起动机的经验。

“就像风吹风车一样,气流可以能够推动涡轮旋转,发动机喷出的废气同样可以。

“可以用设计几个辅助的涡轮机,接收发动机喷出的废气的能量,转化为旋转的动能。

“再通过齿轮将这些能量合并到发动机主轴上。

“这个设计可以叫涡轮能量回收系统。”

邹明海和朱仲梁听了都是下意识的点头:

“这个逻辑很清晰,可以预料的是肯定会有效的。”

“这样理论上完全不增加油耗,就能直接提升发动机的最终功率……”

朱靖垣笑着说:

“逻辑很简单,难点在于涡轮的设计,以及能量回收的效率。

“整个涡轮能量回收系统要占用多少重量?放在对重量敏感的航空发动机上是否划算?

“按照我的预料,这个过程可能会比较困难,但也是值得去研究的。”

邹明海和朱仲梁马上陷入了沉思,本能的开始思考其中的难度有多大。

朱靖垣是早就知道,这里面的坑大着呢,可靠性都很难控制。

但是做到极致的效果也真的很厉害。

首先能让把功率密度提升到极限,还能把风冷发动机的燃油效率基本追平液冷发动机。

历史上末代十八缸星型活塞发动机R-3350,总排量54.862升,使用涡轮能量回收的末期型号,最大功率达到了三千八百马力。

同时代的二十八缸星型活塞发动机R-4360,总排量71.489,没有使用涡轮能量回收的最终型号,最大功率也是三千八百马力。

4360使用了废气助推的最终型号,最大功率才达到了四千三百马力。

就算是按照4300马力算,4360的单位排量功率也明显小于3350。

二十八缸的结构复杂度也远远超过3350。

单位油耗也远高于3350。

不过他们都不只是使用涡轮能量回收,还都用了涡轮增压和喷水恢复技术。

所以朱靖垣就顺着这个思路,把这两个方向也说了一下:

“然后就是另外一个思路,还是来源于涡轮原理。

“还是利用内燃机排出的废气吹动涡轮风扇,但不是直接将能量合并到主轴上了。

“而是制作一个压缩机,将空气压进气缸,增加气缸内的压力。

“这当然能够提升发动机的单位功率,但是缺点也是能够想象得到的。

“空气压缩后温度会升高,会让汽缸温度上升的更快。

“同时压缩后的空气,与喷入燃油混合之后的油气比例可能失调。

“这样的结果就是增加发动机爆震……

“不过这个问题也不是没办法解决,最起码是能够让其控制在合理的范围内。

“往气缸内喷水和酒精或者甲醇混合液,降低涡轮增压导致的高温,再次提升或者说恢复发动机损失的功率。

“同时水和酒精雾化后能够增加压力,再次增加气缸做工的功率,同时还能降低涡轮增压导致的爆震。

“这样的组合设想放在一起应用,应该能同样排量的发动机效率再次提升一大截。

“而且我觉得,这个组合的设计制造和控制难度,应该是低于涡轮能量回收,可以把优先级放在涡轮能量回收设计前面。”

邹明海听得稍微有点懵,不过作为高级的工匠,也就是现代的高级工程师,基础知识和经验都非常扎实。

邹明海很快就理顺了朱靖垣讲得这些事情的逻辑。

这两个想法虽然有点脑洞大开,而且两种设想的组合的方式,给人的感觉格外的巧合。

但是也觉得这种设想的确是具有一定可行性的。

如果是普通人提出了的,邹明海和工部的工匠们,可能不会特别的重视。

只是在例行的实验中安排一下。

但是朱靖垣提出的设想,那就需要重点去反复研究了。

不是因为朱靖垣的身份高贵,而是朱靖垣的设想实现的概率实在太高了。

这些年来朱靖垣拿出来的想法,虽然不能说完全没有失败的,但绝大部分都非常有用。

邹明海仔细的把朱靖垣说的内容记下来,非常认真而且郑重的说:

“感谢殿下的指示,我会尽快把这些信息发回军器司,让京师的同僚们尽快开始测试。

“有结果了之后马上通知您,中间如果遇到什么问题,也请您继续不吝赐教。”

以往朱靖垣和工部也都是这么配合的。

设想提出来只是第一步,摸索和实现的过程中的问题还多着呢。

这些技术都实现出来,活塞发动机也基本上走到头了。

在原本的历史上,二战之后的几十年里面,一直到二十一世纪,活塞发动机也再也没有出现特别划时代的革命性改进。

就算是不断革新的汽车和工程机械上,也都基本延续着以往的经典设计。

未来的方向是涡轮机,包括喷气式发动机,燃气轮机。

朱靖垣直接微笑着颔首说:

“没问题,不过邹工和工部的大工们,也可以顺着这个思路思考和验证。

“我们正在利用的能量转化方式,这些设想中能量转化方式的效率是如何提升的。

“其实这也是我的实验室正在研究的技术,工部也可以同时做一些同步的先期研究了。”

邹明海不愧是真正的高级工程师,听到这个提示瞬间就反应过来了:

“您的意思是,涡轮?已经有工匠看到了涡轮的潜力,工部的确有相关的研究。

“不过研究目前也是处于前期摸索之中,还没有明确的方向,殿下有好的想法吗?”

朱靖垣直接给了确定的回应:

“可以说是有的。

“我现在发现,我的实验室也发现,涡轮动力相关的设计,真的是简单粗暴。

“而简单粗暴就是工业的极致追求。

“越是简单的设计,制造和维修越简便,能量损耗越低,效率越高,能量密度越高。

“包括飞机发动机在内的绝大部分发动机,都是将内能最终转化为圆周运动的动能。

“无论是汽油机还是柴油机还是蒸汽机,都是最终输出的都是旋转的动能。

“只不过中间有一个转换过程,内燃机要有曲轴和连杆,先将内能转化为往复运动,再转化为旋转运动。

“蒸汽轮机要先将燃料的内能,转化为水蒸气的动能,再用水蒸气驱动蒸汽涡轮旋转。

“但是锅炉和水蒸气的能量密度太低,重量太大,没办法装在飞机上。

“飞机能够利用的涡轮机,显然是类似废气涡轮和燃气涡轮。

“废气涡轮归根结底也是燃气涡轮。

“所以,我们不如这样考虑,燃料不再燃烧推动活塞运动了,直接燃烧形成燃气,直接去推动涡轮旋转。

“就像空包弹启动器那样,只不过不是空包弹的那样一锤子买卖了。

“而是要在一个稳定的空间持续的燃烧,持续的喷涌加热膨胀后的燃气,燃气持续的推动涡轮旋转,涡轮持续推动螺旋桨旋转。

“甚至让燃气直接喷,直接不要螺旋桨了,看看能否获得足够的动力,让飞机飞起来。

“我的思路就是这样,工部可以考虑搞搞这方面的研究。”

朱仲梁在旁边听得眼睛发亮,他显然是发现了自己知道的东西,自己非常期待的东西。

朱仲梁几乎是本能的追问朱靖垣:

“这种发动机做出来要多久?”

朱靖垣想了想说:

“本来我估计可能需要十几年,现在我感觉应该能够缩短几年了……”

朱仲梁明显有些激动,下意识的追问:

“为什么?怎么回事?发生了什么?”

旁边的邹明海,听到朱靖垣那些描述,已经陷入了思考,这时候试探着说:

“要让燃气在一个空间内持续燃烧,并且用高温燃气推动涡轮旋转,对燃烧的空间和涡轮叶片的强度和耐高温的能力都有很高的要求。

“而现在……我们有了电渣重熔钢,目前已经确定这种钢材的性能远远超过传统钢材,可以用来制作各种高强度、高精度、耐高温的合金钢。

“这些材料可以用于高功率的大型电机转子,高强度和精度的轴承以及切削工具,需要高强度和耐高温的燃气涡轮制造应该也能用得上……”

朱仲梁恍然大悟,在眼前一亮的同时,又想到了另外的事情。

钢铁这种基础材料工艺的提升,能够带动整个工业体系的基础升级。

那么,能否加速浓缩铀的提炼速度,乃至是制造原子能武器的速度呢?

这种事情是绝对的秘密,除了两代皇帝和知情者朱靖垣之外,不可能让任何人知道。

所以朱仲梁强行安耐住了好奇心,决定等到晚上休息的时候在单独跟朱靖垣讨论。

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