航空发动机

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 03:35:26
长久以来,受够了空版F22 VS 歼20之类的无聊嘴炮,想来还是谈谈二战装备有依有据,二战中空中对抗之精彩激烈莫过于Me109和喷火这对老冤家之间长达6年的较量,而两者实力此消彼长的原因主要是由于发动机的发展情况不同。下面我准备谈谈两者的对比,以及给我们带来的经验教训。
在此先声明一点,本人从前一般只发些军事历史的帖子,在技术方面实在是实力有限,如有不妥之处,敬请各位指正,小弟在此谢过!

下面正式开始:

我们都知道,Me109有4个主要型号Me109E、Me109F、Me109G、Me109K;相应的,喷火也有4个主要型号喷火1、喷火5、喷火9、喷火14,它们大致上是对应的,出现时间也类似。
Me109E   喷火1
Me109F   喷火5
Me109G   喷火9
Me109K   喷火14

Me109E与喷火1大致上势均力敌,Me109F还是优于喷火5的,而从G型起Me109就赶不上喷火的步伐了,到了Me109K已经明显不如同时代的喷火14了,这是怎么回事呢?问题就是处在发动机上的,下面将会依次分析它们发动机的特点。

长久以来,受够了空版F22 VS 歼20之类的无聊嘴炮,想来还是谈谈二战装备有依有据,二战中空中对抗之精彩激烈莫过于Me109和喷火这对老冤家之间长达6年的较量,而两者实力此消彼长的原因主要是由于发动机的发展情况不同。下面我准备谈谈两者的对比,以及给我们带来的经验教训。
在此先声明一点,本人从前一般只发些军事历史的帖子,在技术方面实在是实力有限,如有不妥之处,敬请各位指正,小弟在此谢过!

下面正式开始:

我们都知道,Me109有4个主要型号Me109E、Me109F、Me109G、Me109K;相应的,喷火也有4个主要型号喷火1、喷火5、喷火9、喷火14,它们大致上是对应的,出现时间也类似。
Me109E   喷火1
Me109F   喷火5
Me109G   喷火9
Me109K   喷火14

Me109E与喷火1大致上势均力敌,Me109F还是优于喷火5的,而从G型起Me109就赶不上喷火的步伐了,到了Me109K已经明显不如同时代的喷火14了,这是怎么回事呢?问题就是处在发动机上的,下面将会依次分析它们发动机的特点。

下面呢??
mark一下等填坑
2016-2-4 11:18 上传




虽然都是12缸水冷机,但是两者差别蛮大的:
DB是倒置V型机,使得Me109的机体可以更平滑,但可维修性也许比普通的V型机要差。
为了布置机轴火炮,DB把增压器置于发动机的左侧,而梅林的增压器在发动机后面,相比之下梅林发动机更有利于减阻。
DB采用了当时最时髦的燃油直喷技术,使得飞机可以不惧负G飞行,而梅林仍采用保守的化油器技术,在高负G情况下有可能熄火。
DB才用了当时最先进的无级变速增压技术,可以根据高度自动调整增压比,而梅林采用一级两速增压器,对高度的适应能力较差。
在增压技术路线上,DB选择了高压缩比-低增压比路线,气缸压缩比为7.5(后续型号进一步增加,最高到8.5左右),而增压器的增压比则较低;梅林与之正好相反,气缸压缩比为6,而增压器的增压比则较高。换言之,DB把增压的任务更多地交给了气缸而非增压器,这样的好处是减少增压器消耗的功率,缺点是两方面的,一方面会增加气缸行程从而增大发动机截面积,而另一方面更大的危害现在还不会显露出来,后面会讲到。

总的来看,DB主要关注于提高发动机功重比,改善发动机易操作性;而梅林主要关注于减阻,以及发动机的发展潜力(为什么潜力大,后面会讲到)。

在这一时期,DB相对更优越一些,这主要是由于其采用了很多时髦的技术。这一时期,德国飞机高空性能更好,操作性更佳,而相比之下梅林发动机简直就是古董一般的存在。


下一篇,Me109F时期



到了Me109F时期,与其对抗的是喷火5,两者都诞生于41年初。
Me109F使用的是DB601E,起飞功率1350马力,2000米高度功率1450马力。
喷火5使用的是梅林45,起飞功率不详,3000米高度功率1500马力。

在这一时期,双方各自在原有基础上进行加强,DB进一步增加气缸压缩比,而梅林进一步增加增压器增压比,同时改善了化油器。并且双方都在尝试在发动机上增加一些新东东,比如德国的GM1系统,英国也研发了相应的高空增氧装置。
总的来说,这一时期梅林发动机稍稍占优,但Me109F性能更为优越一些,这主要是由于更轻的机体重量和改良的气动外形,以及这一时期英国工厂的粗制滥造,并不代表着DB本身有多优越。
但是,DB的潜力基本已被挖尽,而梅林才刚刚开始呢!

下一篇:DB为什么没有潜力了?

到了Me109F时期,与其对抗的是喷火5,两者都诞生于41年初。
Me109F使用的是DB601E,起飞功率1350马力,2000米高度功率1450马力。
喷火5使用的是梅林45,起飞功率不详,3000米高度功率1500马力。

在这一时期,双方各自在原有基础上进行加强,DB进一步增加气缸压缩比,而梅林进一步增加增压器增压比,同时改善了化油器。并且双方都在尝试在发动机上增加一些新东东,比如德国的GM1系统,英国也研发了相应的高空增氧装置。
总的来说,这一时期梅林发动机稍稍占优,但Me109F性能更为优越一些,这主要是由于更轻的机体重量和改良的气动外形,以及这一时期英国工厂的粗制滥造,并不代表着DB本身有多优越。
但是,DB的潜力基本已被挖尽,而梅林才刚刚开始呢!

下一篇:DB为什么没有潜力了?
兵器杂志曾经连载过me109的专题,也是认为从f型之后开始走下坡路了。
都是金典产品哦
请楼主大人继续科普哦~~之前没看过分析得这么好哒
这个并不是发动机的问题,而是原始机体设计的问题,归根结底是德国人没想到要打一场全面的世界大战,否则到F之后就有新机取代109了
继续,从梅林45和DB601E的对比中我们以及可以看到DB初现疲态,这是为什么呢?

在当时条件下,想要有效地提高发动机功率,最简洁的方法有两种:增加发动机排量、增加进气压。前者很简单,但局限性很大,比如由DB601简单放大而来的DB603A,排量从33L提高到约44.5L,重量高达900公斤,起飞功率却仅有1750马力,显然很低效。相比而来,增加进气压才是根本的解决方法。而增加进气压说来简单,实际上面临两个困难:
1、在高空,气压很低,增压器需要尽可能地压缩空气,然而单级离心式增压器存在转速天花板,即转速到达一定数值之后徒然消耗功率、而进气压不能进一步提高,另一方面,增压器直径也不能无限增加。于是,这就形成了高空进气压瓶颈。
2、而在低空,一般来说,增压器能够提供足够的压力,然而,我们都知道压缩空气会导致空气温度急剧上升从而导致爆燃,这就形成了低空爆燃瓶颈。

为了解决这两方面的矛盾,有这么几条基本的技术手段:使用二级增压器,突破高空进气压瓶颈;设法在压缩空气进入气缸之前使其降温,避免爆燃;使用更高标号的燃油,暴力突破低空爆燃瓶颈。
实际上,我们知道喷火9的梅林61正是这么做的,DB的技术人员也知道这些手段的有效性,但是这三项措施却难以应用于DB:
1、德国人很喜欢轴炮,因此DB的增压器就必须布置在侧面,再加上Me109本来就很小,再加一级增压器就比较困难(是比较困难,不是绝对不行,比如用于Me109K14DB605L)。根本的原因在于两点:DB的增压器是无级变速增压器,不方便设置2级增压器,而德国人又舍不得丢弃无极变速这个传统优势;其次,由于采用燃油直喷技术,在高进气压条件下火花塞容易积碳,而放弃直喷又舍不得,而且也没有先进化油器的技术积累。
2、进气降温的基本技术手段是使用中冷器,但中冷器个头挺大、重量不轻,用在Me109上比较困难。
3、高标号燃油是德国人的死穴,这个没办法。

其实,不走上面的阳关道,走独木桥也不是不可以,那就是学俄国人搞泾渭分明的高低空战机,比如米格3和雅克3,但德国人又偏要高低空兼顾,这就没办法了。
于是,DB的发展就走进了死胡同。

下一篇:德国人的选择与Me109G/K的尴尬










在喷火5之后,英国人发展了喷火9。喷火9使用梅林61发动机,比起之前的梅林,梅林61有了根本性的进步:二级增压、中冷器,这使得喷火9成为一种兼顾高低空的优秀战斗机。

德国人倒是也尝试过二级增压,比如DB628,但是既不设置中冷器,又试图高低空兼顾,理所应当地失败了。

真正投入使用的还是DB605,其实DB605比起DB601并没有本质的区别,主要区别只在于:
1、排量稍有增加,改为35.7L;
2、气缸压缩比稍有增加;
3、加入了两种花哨玩意,MW50和GM1;

显然,前两项并没有什么卵用,而MW50可以避免爆燃,起到类似中冷器的作用,GM1增加进入气缸的氧含量,起到类似二级增压的作用。显然,德国人试图使用这两种花哨玩意让DB兼顾高低空。

但是即使有这两样,DB605也惨不忍睹:
以DB605AM为例,重量756公斤,起飞功率1450马力,使用MW50之后达到1775马力,4000米高度使用MW50达到1677马力,功重比1.35KW/kg(无MW50),1.68 kW/kg(有MW50)。
与之相应的,梅林61,重量744公斤,起飞功率1290马力,最大功率在7000米高度达到1580马力,功重比1.58KW/kg。

虽然在使用MW50时DB的功重比占优,但此时MW50系统的重量没有计入发动机哦,相当于是作弊,而且MW50一般最多只能使用20分钟,梅林61的最高功率可没有时间限制。更不用说梅林61的高空特性远优于DB605,当然DB在高空可以使用GM1,不过缺点跟MW50是一样的。

在这一时期,Me109G/K的处境非常尴尬。虽然,通过使用MW50和GM1,Me109G/K的速度勉强可以接近喷火9和喷火14,但是飞机愈发笨重,盘旋远远不如喷火,就连传统优势项目爬升也不如喷火了。而在激烈的战斗中,MW50和GM1经常有用完的时候,这时飞机更是变成活靶。


战略性马克。。。。。。。。。。。。
下一篇:正确的道路

先吃晚饭,回来再补。
英国人玩发动机是有一套的。
看上去很牛逼 坐着自带板凳慢慢看
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雄文收藏。


那么,德国人在活塞发动机领域是不是一事无成呢,也不是的,1944年容克斯公司拿出了一款优秀的发动机Jumo213。
以Jumo213E为例,排量35L,重量940公斤,起飞功率1750马力(无MW50)/2050马力(有MW50),功重比1.37 kW/kg(无MW50)/1.6 kW/kg(有MW50)

与之对应的是梅林的继任者格里芬发动机,排量36.7L,最大功率2000马力,加力最大功率2200马力(不知道是否需要喷MW50),功重比1.69 kW/kg/1.83 kW/kg(加力)


虽然对比下来,Jumo213E完败,不过需要注意的是Jumo213E使用的是B4燃料,参考DB605DBM和DB605DCM的对比,使用C3燃料大致可以比使用B4燃料的版本多出200马力的功率,何况英国人使用的燃料比C3还要好一些,这样比下来Jumo213E不会输得太过难看。

与DB系列相比,Jumo213E最根本的差别在于中冷器和二级增压,这使得Jumo213E具有很好的高空性能,同时能够兼顾高低空性能。这是DB系列所无法达到的,比高空性能,Jumo213E完胜DB;比低空性能,同排量、同燃料、同时代的DB605DBM在使用MW50后也仅能达到1800马力,远逊于同条件下Jumo213E的2050马力。Jumo213E用于中冷器和二级增压、相对于DB605多付出的200公斤物有所值。


下一篇:Jumo213与DB605的区别


那么,德国人在活塞发动机领域是不是一事无成呢,也不是的,1944年容克斯公司拿出了一款优秀的发动机Jumo213。
以Jumo213E为例,排量35L,重量940公斤,起飞功率1750马力(无MW50)/2050马力(有MW50),功重比1.37 kW/kg(无MW50)/1.6 kW/kg(有MW50)

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与之对应的是梅林的继任者格里芬发动机,排量36.7L,最大功率2000马力,加力最大功率2200马力(不知道是否需要喷MW50),功重比1.69 kW/kg/1.83 kW/kg(加力)

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虽然对比下来,Jumo213E完败,不过需要注意的是Jumo213E使用的是B4燃料,参考DB605DBM和DB605DCM的对比,使用C3燃料大致可以比使用B4燃料的版本多出200马力的功率,何况英国人使用的燃料比C3还要好一些,这样比下来Jumo213E不会输得太过难看。

与DB系列相比,Jumo213E最根本的差别在于中冷器和二级增压,这使得Jumo213E具有很好的高空性能,同时能够兼顾高低空性能。这是DB系列所无法达到的,比高空性能,Jumo213E完胜DB;比低空性能,同排量、同燃料、同时代的DB605DBM在使用MW50后也仅能达到1800马力,远逊于同条件下Jumo213E的2050马力。Jumo213E用于中冷器和二级增压、相对于DB605多付出的200公斤物有所值。


下一篇:Jumo213与DB605的区别
科普贴,认真学习。
http://tieba.baidu.com/p/2489642327
http://tieba.baidu.com/p/2441280004
仅供参考.
Jumo213看起来与DB605很像,都是35L排量,都是倒V构型,都是侧置增压器,貌似只是Jumo213的某些型号多了二级增压和中冷器而已。

但是实际上,Jumo213的设计思想与DB605相差很大,某种意义上来说更接近梅林发动机。
首先是Jumo213选择了低压缩比-高增压比路线,气缸压缩比仅有6.5,很接近梅林61;其次Jumo213没有使用无级变速增压器,而是使用了两级三速增压器,避免了无极增压器的问题,同时也比梅林和格里芬的两级两速增压器更灵活;最后,针对德国燃油质量差的情况,针对性地开发低空发动机(Jumo213A,一级两速增压器,无中冷器)和高空发动机(Jumo213E,两级三速增压器,有中冷器),有效地解决了矛盾。

当然,Jumo213之所以能做到这些,也是由于其不必拘泥于Me109的小尺寸要求。但是与Jumo213同级别的DB603就远没有达到Jumo213的水准,这无疑是由于DB603沿袭了DB的一贯路线,制约了自身的发展。
事实上,即使是用于Me109的DB605,也并非无路可走,比如后期出现的DB605L,虽然没有空间安装中冷器,不过好歹用了二级增压,尽管牺牲了低空性能,但至少让Me109K14达到了不错的高空性能。但是总的来说,DB走的弯路太多了,直到战争末期才逐步找到正确的路线,此时DB已经被容克斯落下很远了,更不用说RR了。
下一篇:经验与教训
明天有空再写
顶起,学习
推荐一下《钢铁雄心之舰男穿越记》,里面对二战时期英德两国军工描写很靠谱。
Алексей 发表于 2016-2-4 18:34
下一篇:正确的道路

先吃晚饭,回来再补。
是不是可以这么说,是梅林发动机打败了德国空军而不是P51野马??
是不是可以这么说,是梅林发动机打败了德国空军而不是P51野马??
野马本身的气动和机体结构设计也是十分优秀的,这是它比喷火领先的地方。但是,离了梅林发动机,野马就不可能成为一种合格的高空战斗机。
Алексей 发表于 2016-2-5 11:20
野马本身的气动和机体结构设计也是十分优秀的,这是它比喷火领先的地方。但是,离了梅林发动机,野马就不 ...
野马的中冷器很大,机腹像孕妇,所以有优势??

野马的优势还有层流翼型,适合高速,而低速不佳,所以野马舰载试验不行,有航母的国家,二战主力战机都上舰了,比如英国的喷火,日本的零式,德国计划中的航母也是准备109上舰的,唯独美国野马上不了舰。


当然,美国财大气粗有许多专用舰载机也是原因之一。

还有个传闻,野马的横滚不行,是否?
特务小强 发表于 2016-2-5 11:36
野马的中冷器很大,机腹像孕妇,所以有优势??

野马的优势还有层流翼型,适合高速,而低速不佳,所以 ...
要上舰也可以,改机翼就行。关键是美国海军不喜欢水冷机,在那个年代一旦回不了舰,被营救的概率太小了,所以能用气冷机就不要用水冷机,海火那是特例。
野马滚转不差,主要是看跟谁比,跟Fw190比当然就不够看了。
写得不错,但有些问题感觉还是值得商榷的
比如增压器的布置,实际上同样用轴炮的苏联人增压器布置与梅林基本相同
高的进气压对升功率有利,但未必有更好的功重比,这一点在梅林和DB605上体现得很明显
再有就是,喷火14是很厉害,但用的是37升的格里芬,而不是梅林
另外一些细节
比如DB系列发动机转速最终也只有2800,而英国方面已经达到了3000,对于不看重扭矩的航空发动机来讲,高转速也是个提高功率的好办法
JUMO 213的高功率状态下,转速能达到3250,参考德国人之前达到的水准,个人估计这种状态下可靠性很糟糕
Алексей 发表于 2016-2-5 11:58
要上舰也可以,改机翼就行。关键是美国海军不喜欢水冷机,在那个年代一旦回不了舰,被营救的概率太小了, ...
主要是航母测试野马的低速方向稳定性不行。貌似这也是野马的娘胎里的毛病,
英国的喷火使用化油器就不用看了吧?而DB采用了燃油直喷,翻跟斗丶快速横滾等一些负G动作,喷火只有干瞪眼。
纸飞机 发表于 2016-2-5 12:23
写得不错,但有些问题感觉还是值得商榷的
比如增压器的布置,实际上同样用轴炮的苏联人增压器布置与梅林基 ...
多谢指教。

俄系飞机我确实不太了解,后来看了VK系列发动机的照片才发现增压器确实与轴炮不矛盾,不知道AM系列发动机的增压器是不是也在后部。不过我觉得如果既要轴炮又要后置增压器,也许不方便把增压器做大吧。

DB605确实有更高的功重比,不过那是使用MW50和GM1的结果,这两样体积重量都不小,持续性更差。

PS:版主能不能再讲讲燃油直喷的优势呢?有些帖子讲到直喷对提高功率也有好处,但我不是很理解。
另外,我特别好奇的是为什么没有一个国家去搞二冲程汽油机呢?按说二冲程机功重比很高的。
另外,我纠正前面的一个小错误,DB601A的气缸压缩比没有到7.5那么高,只是7而已。DB605的气缸压缩比为7.5(B4燃油的版本)、8.5(C3燃油的版本)。
显然,这是一条错误的技术路线,就凭这一条就解决不了爆燃问题,从此DB就离不开MW50。相比之下,梅林和格里芬的气缸压缩比始终只有6。
英国的喷火使用化油器就不用看了吧?而DB采用了燃油直喷,翻跟斗丶快速横滾等一些负G动作,喷火只有干瞪眼 ...
喷9(或许是喷5?记不清了)就没这个问题了……
Алексей 发表于 2016-2-5 18:16
多谢指教。

俄系飞机我确实不太了解,后来看了VK系列发动机的照片才发现增压器确实与轴炮不矛 ...
AM系列增压器也是在后部,不过用AM系列的战斗机没有轴炮设计的
但后置两级增压器并且带轴炮的飞机也是有的,比如YAK-7PD
二战期间燃油直喷的优势主要是负G状态下不会断油,但加压化油器同样能实现这一点,英美的主力战斗机一直使用化油器,估计就算有什么优势也不明显
二冲程的汽油机没看到有,但柴油机倒是有,在天上可靠性相当糟糕
纸飞机 发表于 2016-2-5 19:49
AM系列增压器也是在后部,不过用AM系列的战斗机没有轴炮设计的
但后置两级增压器并且带轴炮的飞机也是有 ...
多谢指教,看来德国人在活塞机领域犯的错误真是不少。AM系列的老师,宝马水冷机没有发展下去真是令人疑惑,是因为性能不如DB和Jumo吗?还是其他非技术原因?

PS:版主您看这个帖子能不能加个精华什么的?后续内容还有一些,我还可以继续完善。
Алексей 发表于 2016-2-5 20:14
多谢指教,看来德国人在活塞机领域犯的错误真是不少。AM系列的老师,宝马水冷机没有发展下去真是令人疑惑 ...
我不是空版的版主,得叫空版的版主来,比如@Lunatica
宝马的水冷是AM的老师没错,但从AM17到AM42可是花了14年的时间呀,宝马有空搞这个还不如去搞个全新的……
野马的中冷器很大,机腹像孕妇,所以有优势??

野马的优势还有层流翼型,适合高速,而低速不佳,所以 ...

野马肚子上是冷却液的冷却器吧
问问FW190D9的发发是哪一个?。。。为什么要比109玩的好得多。。。。一直不明白
野马的中冷器很大,机腹像孕妇,所以有优势??

野马的优势还有层流翼型,适合高速,而低速不佳,所以 ...
野马腹部冷却器出口速度还略有推力呢,并不带来多大负担。不用梅林的野马低空速度也比喷火,Me109  快不少,可见飞行阻力小。

零式本来就是舰载机设计, 日本陆航是不用零式的。

英德根本没有好的舰载机设计,海火, Me109 上舰都是救急举措。实际野马大内油, 相比海火和109间距大的更结实的主起落架(Me109 据说10%的损失都是降落时起落架垮掉), 真要上舰, 野马肯定比那两个更好。不过美帝一大批优秀舰载机, 根本不用野马上舰。