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涡轮增压的起源(上)-- 源自航空

涡轮增压的起源(上)-- 源自航空 Mitasuoil美达速润滑油
2021-03-30
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导读:早在19世纪末期,戈特利布戴姆勒(Gottlieb Daimler)就已经于1885年尝试利用压缩机将空气强制压进内燃机中(机械增压)。由此,早在100多年前,工业发达的欧洲就已经在寻找一种将更多空气
早在19世纪末期,戈特利布戴姆勒(Gottlieb Daimler)就已经于1885年尝试利用压缩机将空气强制压进内燃机中(机械增压)。由此,我们便知道早在100多年前,工业发达的欧洲就已经在寻找一种将更多空气压进内燃机的方法,从而提升内燃机的效率。



不过,机械增压在使用时会产生一个问题:由于需要利用引擎输出的功率来带动增压器运转,在一定程度上浪费了内燃机的效率。时间推迟到20世纪初(1905年),在瑞士Gebruder Sulzer发动机制造公司工作的工程师阿尔弗雷德布奇(Alfred Büchi)发明了通过引导废气制造压力将新鲜空气压进引擎,从而提升引擎效率的装置,这就是今天汽车普遍使用的——涡轮增压(Turbo Charge)


上图就是由瑞士工程师Alfred Büchi设计的涡轮增压器。


20世纪初期最新的工业技术往往都会优先用于军事领域,尤其是两次世界大战的这几十年内,工业技术得到飞速的发展,这也就为后来的涡轮增压技术提供的技术基础支持。在航空领域里,早期的螺旋桨引擎也都采用往复式引擎(多数还采用星型多缸结构),燃烧时需要吸进大量的空气。但在高空中,空气稀薄,当飞机到了一定高度后,便不能吸进足够的空气了,空气少了,氧含量自然就少,这就容易造成引擎燃烧不充分,动力不足的危险。这时候,飞机工程师们就想到利用额外的机械来将更多的空气强制压进引擎,虽然解决的飞机高空飞行的问题,但想拥有足够的进气量,也要耗费不少的引擎功率,实在有些强差人意。



而在第一次世界大战期间,法国工程师Auguste Rateau第一次将涡轮增压器使用在装备雷诺引擎的飞机上。不过当时的这种加压装置并没有得到法国军方的重视。这倒也是,那个时候各国都将精力放在功率更大的引擎研发和武器研发上。


一战时期法国空军的Bréguet 14战斗机。图片源自无敌汽车网


美国的航空工程师Sanford Alexander Moss却一直对燃气轮机引擎技术进行研究。1918年,他首次将一具涡轮增压器安装在一台V12引擎的飞机上,并在14,000英尺(约4,300米)高空飞越了科罗拉多州派克峰(对,就是著名的派克峰),打破了当时的世界纪录。然而这并没有推进涡轮增压技术的广泛应用......


美国航空工程师Sanford Alexander Moss。图片源自无敌汽车网


虽然涡轮增压也能消除空气稀薄对引擎效率造成的影响,通用公司(General Electric)将这种技术称之为Turbo Super Charging。不过,在当时,应用的最多的依然还是机械增压。


真正令人重视涡轮增压的,是在第二次世界大战后,随着工程师们的精心钻研,涡轮增压技术得到更大的发展,并逐渐成熟起来。此时,参战国的战斗机也已经逐渐从双翼木质结构时代步入单翼金属结构时代,引擎技术也越来越好了。原来只应用在军用飞机上的涡轮增压器也开始应用的民用飞机、船舶,甚至是火车头上了。


美国P-47战斗机的涡轮增压引擎系统。


插句题外话,二战时开始运用涡轮增压技术的军用设备包括B-17空中堡垒(Flying Fortress)轰炸机、B-24解放者(Liberator)轰炸机、P-38闪电(Lightning)以及P-47雷电(Thunderbolt)战斗机等。而在邪恶轴心中,德国空军也在福克-沃尔夫190(Focke-Wulf Fw 190)战斗机上也安装了涡轮增压器。


以上,基本就是涡轮增压技术在上世纪初在军事上的应用。至于涡轮增压何时开始应用在民用汽车上呢?我们下一篇再讲!


图片源自网络

资料参考自无敌汽车网



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