爆炸式的開始被夸大了,。應(yīng)該是火藥引發(fā)的,。用火藥啟動飛機發(fā)動機的裝置叫“火藥啟動器”。它的作用和電動起動機完全一樣,,就是為發(fā)動機運轉(zhuǎn)提供起動動力,。
比如我們家用車啟動的時候,,需要擰鑰匙,。當起動機的電動機通電時,它將驅(qū)動發(fā)動機運轉(zhuǎn),,發(fā)動機將開始自行運轉(zhuǎn),。
所以起動機的作用只是為發(fā)動機的啟動提供起動動力,飛機的火藥起動機也是如此,。不同的是,,電啟動器由電能驅(qū)動,而飛機的火藥啟動器由火藥氣體產(chǎn)生的熱能驅(qū)動,。
火藥啟動器主要用于啟動導(dǎo)彈和火箭的發(fā)動機,,但過去用于飛機上。現(xiàn)在的飛機已經(jīng)不用這么粗糙的啟動了,。
火藥啟動飛機發(fā)動機的原理是什么,?在回答這個問題之前,我們先了解一下手動柴油機的啟動原理,,手動柴油機是國內(nèi)最常見的拖拉機,。
當用手柄搖動柴油機時,人工給飛輪一個旋轉(zhuǎn)力矩,,帶動氣缸的活塞往復(fù)運動,。同時,油氣混合物通過噴油嘴噴入氣缸,。當飛輪以一定速度旋轉(zhuǎn)時,,活塞和氣缸在高速摩擦中升溫,點燃油氣混合氣,,然后柴油機啟動,。
不僅柴油機可以手動啟動,汽油機也可以,。它們的啟動原理都是通過輸入外力來獲得啟動動力,,所以火藥啟動飛機發(fā)動機的原理是一樣的,只不過用火藥爆炸輸入的外力代替了手動輸入的外力,。
它的工作原理是:當飛行員需要啟動飛機發(fā)動機時,,按下火藥啟動器的啟動按鈕,,當火藥啟動器通電時,就會將火藥點燃,?;鹚幈患ぐl(fā)后,會向發(fā)動機內(nèi)注入高溫高壓氣體,,從而帶動發(fā)動機運轉(zhuǎn),。同時,高溫氣體會點燃噴嘴噴出的油氣混合物,,發(fā)動機被啟動,。
由此可見,飛機發(fā)動機的火藥啟動原理與手動啟動基本相同,,那么問題就來了:為什么——飛機發(fā)動機要用火藥來啟動這種看似極端的啟動,?我們從以下幾點來分析。
下圖是活塞式飛機發(fā)動機的火藥啟動器正在安裝啟動器燈芯,。燈芯形狀與霰彈相同,,直徑約20mm,內(nèi)裝8克雙基硝化棉,。擊發(fā)是電擊,,所以火藥啟動器的燈芯本質(zhì)上是空彈。啟動原理是通過火藥的高溫高壓氣體帶動發(fā)動機旋轉(zhuǎn),。
火藥起動的目的是代替手工起動,。從飛機問世到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)的30多年間(1903-1936年),飛機發(fā)動機分為柴油機和汽油機,,都是活塞式內(nèi)燃機,。
這個時期的發(fā)動機都有一個共同的特點,就是啟動困難,。啟動時,,需要通過手動搖動手柄向發(fā)動機輸入外力來完成啟動。機動車輛和飛機發(fā)動機都是如此,。
手搖啟動的問題是操作太繁瑣,。如果說這對于在地面上行駛的機動車輛來說是可以忍受的,那么對于在天上飛行的飛機,,尤其是從事戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)飛機來說,,這是不可接受的。
以我國國產(chǎn)運-5運輸機的原型機安-2運輸機為例:該機是前蘇聯(lián)安東諾夫設(shè)計局于1946年設(shè)計的輕型多用途單發(fā)雙翼運輸機,,發(fā)動機為-62NP風(fēng)冷單排星9缸活塞式汽油發(fā)動機,。
起初安-2運輸機是手動手動啟動的。當飛機需要起飛執(zhí)行任務(wù)時,,飛行員在駕駛艙做好起飛準備,。然后,,兩名地勤人員將一個曲柄插入發(fā)動機,并快速用力搖晃,。當活塞擺動到500時
為了解決人工啟動的繁瑣操作,,人們發(fā)明了火藥啟動器,用火藥爆炸時產(chǎn)生的動力代替人工啟動,。
火藥啟動器本質(zhì)上是一種火炮發(fā)射器,,啟動器使用的啟動器燈芯本質(zhì)上是一種空彈。當飛行員接通火藥起動器的電源時,,火藥起動器就像槍發(fā)射子彈一樣點燃藥芯,。藥芯受激時,向發(fā)動機釋放高壓動能,,飛機發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)。
火藥啟動器的發(fā)明使飛機的啟動變得簡單方便,。飛行員啟動飛機發(fā)動機時,,不再需要地勤人員的獨角獸手臂配合。當他按下啟動鍵,,發(fā)動機“轟”的一聲啟動,,然后開始起飛,這也算是技術(shù)進步吧,。
下圖是我軍現(xiàn)役的運-5運輸機機艙特寫,。紅色箭頭表示這種飛機的曲柄,位于副駕駛座位后面,。當發(fā)動機在飛行中突然停止時,,機長負責(zé)控制飛機,副駕駛會盡一切努力轉(zhuǎn)動曲柄使發(fā)動機重新啟動,。與火藥起動相比,,曲柄起動不僅考驗操作者的體力,也考驗操作的復(fù)雜程度,。
蓄電池的技術(shù)進步取代了粗糙的火藥起動技術(shù),。有些讀者讀到這里可能會問這個問題:為什么不用更方便的電機作為發(fā)動機的起動機呢?
答案是,,當時電池技術(shù)還不夠成熟,,無法滿足飛機的用電需求,而成熟的干電池因為電流小,,無法驅(qū)動電機,。
當時蓄電池的技術(shù)是巨大的,而且只是以黑科技的形式存在,,就像現(xiàn)在的8納米光刻機一樣,,地位相當于科技之冠,。
所以當時無論是汽車還是飛機都可以使用性能穩(wěn)定的電池,屬于高科技高端產(chǎn)品,,這也是為什么解放前后大部分汽車都需要手動啟動的原因,。
電池技術(shù)成熟后,電啟動器首先用于作戰(zhàn)飛機,,隨后廣泛應(yīng)用于坦克,、裝甲車、潛艇等裝備,。
這時候飛機發(fā)動機就不再需要火藥啟動器來啟動了,。飛行員只要按下開關(guān),電機就通過電池的供電高速旋轉(zhuǎn),,帶動飛機發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn),。發(fā)動機起動在幾秒鐘內(nèi)完成。至此,,用火藥啟動發(fā)動機的時代結(jié)束了,。
需要特別指出的是,當時的電池技術(shù)雖然趨于成熟,,但技術(shù)還是比較落后,,所以電池電量損耗非常快,。
為了解決這個問題,,我們只能在飛機的機艙內(nèi)加裝手搖啟動裝置,這樣只要飛機的電池電量不足,,飛行員就可以在機艙內(nèi)手搖發(fā)動機,,重新啟動。
這對飛行員來說對于使用汽油機的飛機來說會容易一點,,因為汽油機的啟動比柴油機簡單一點,,所以飛行員手動啟動時并不是直接搖動發(fā)動機,而是搖動發(fā)電機發(fā)電,,給電池充電,,然后帶動起動機轉(zhuǎn)動。其原理與手搖基本相同,。
下圖為國產(chǎn)10馬力24V電動起動機,,可驅(qū)動柴油機、汽油機,、煤油機,、重油機。現(xiàn)在看來不過是幾百塊錢的電,,但在以前,,電啟動系統(tǒng)是高科技,,尤其是給它供電的電池,地位不亞于現(xiàn)在的手機芯片,。
綜上所述,,可以得出以下結(jié)論:第一,需要炸藥啟動的飛機發(fā)動機是過去的活塞式發(fā)動機,,包括柴油機和汽油機,。這些活塞式發(fā)動機在啟動時需要外力輸入來驅(qū)動發(fā)動機旋轉(zhuǎn),在轉(zhuǎn)速滿足要求的情況下才能成功啟動,。外力輸入有手搖驅(qū)動和火藥驅(qū)動,,火藥驅(qū)動裝置為火藥啟動器。
二,、火藥啟動器啟動飛機發(fā)動機的原理與手搖曲柄基本相同,,通過輸入外力帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動。不同的是,,手搖曲柄是通過手動搖動手柄來帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動,,而火藥啟動器是通過向發(fā)動機內(nèi)注入高溫高壓氣體來帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動。
第三,,由于火藥起動器過于粗糙,很快被電起動器所取代,,電動機的應(yīng)用得益于電池技術(shù)的成熟,。目前,世界上幾乎所有的內(nèi)燃機都是由電動機啟動的,,而火藥啟動器只在火箭和導(dǎo)彈上使用,。
知識擴展
雖然火藥啟動器已經(jīng)被電機取代,但這并不意味著它的啟動落后,。實事求是地說,,它只是不適用于飛機、汽車和輪船,,而對于火箭和導(dǎo)彈是不可替代的,。
我們以最具代表性的巡航導(dǎo)彈為例。它的發(fā)動機和飛機的噴氣式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機一樣,。比如國產(chǎn)的長箭-10巡航導(dǎo)彈的發(fā)動機就是WS-500噴氣發(fā)動機(即渦扇500),。
如果采用傳統(tǒng)的電啟動器啟動,導(dǎo)彈的重量會明顯增加,,這無疑會降低導(dǎo)彈的運載能力和射程,。
因此,只能用火藥啟動器來啟動導(dǎo)彈的發(fā)動機,。當導(dǎo)彈被固體燃料發(fā)動機升空后,,火藥啟動器會立即點火,,發(fā)動機會被高溫高壓的火藥氣體瞬間啟動。
運載火箭也是如此,。在地面發(fā)射運載火箭時,,火箭的點火裝置在發(fā)射臺上,可以大大減輕火箭的重量,?;鸺諘r,啟動二,、三段火箭需要使用火藥啟動器,,即火藥的高溫高壓氣體驅(qū)動火箭點火。
下圖是國產(chǎn)長劍-10巡航導(dǎo)彈(火箭軍版本叫東風(fēng)-100)的心臟——WS500渦扇發(fā)動機(型號),。必須用火藥啟動器啟動,,否則導(dǎo)彈就要騰出更多的空間來安裝電驅(qū)動啟動器系統(tǒng),這對于導(dǎo)彈來說是不切實際的,,所以電啟動器對火藥啟動器的“替代”只體現(xiàn)在飛機和汽車上,。對于火箭、導(dǎo)彈來說,,用電啟動器“替代”火藥啟動器并不實際,。
如果將燃油放在高速旋轉(zhuǎn)的分離器中,,燃油隨分離器高速旋轉(zhuǎn),,燃油中的純油、水分,、機械雜質(zhì)都會處于離心力場中,。
和沉淀分離使用的重力場一樣,油,、水,、機械雜質(zhì)產(chǎn)生的離心慣性力不同,會沿著離心力的方向分層,。
機械雜質(zhì)的離心慣性力最大,,停留在分離筒的最外圈;純油的離心慣性力最小,收斂在轉(zhuǎn)軸附近,;水在他們之間,。
機械雜質(zhì)、水,、純油的離心慣性力比自身重力大幾千倍,。使用離心式油分離器可以縮短燃油凈化時間,提高凈化效果,。
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