محرك الطائرة: تبريد الهواء أم الماء؟

جدول المحتويات:

محرك الطائرة: تبريد الهواء أم الماء؟
محرك الطائرة: تبريد الهواء أم الماء؟

فيديو: محرك الطائرة: تبريد الهواء أم الماء؟

فيديو: محرك الطائرة: تبريد الهواء أم الماء؟
فيديو: ماذا لو إقترنت جميع الكواكب على صف واحد !! 2024, أبريل
Anonim
صورة
صورة

لذلك ، بعد أن نظر في أفضل ممثلي محركات الحرب العالمية الثانية ، يأمر إله المحركات نفسه بالتفكير في أي من الأبطال كان أكثر ربحًا وبرودة. هناك العديد من الآراء هنا ، ولكن دعونا نحاول النظر إلى المحركات بحيادية وبشيء من الشهوة.

سننظر في أمثلة المقاتلين ، ببساطة لأن المفجر بمهامه ، من حيث المبدأ ، لا يهم المحرك الذي سيطير. نحن نطير ونطير ، ونطير ، والقنابل تسقط ، ونعود. بالنسبة للمقاتلين ، كان كل شيء أكثر تعقيدًا إلى حد ما من حيث المهام.

أيهما أفضل: محرك مبرد بالهواء أم مبرد بالماء؟

نعم ، سنسمي محرك التبريد السائل من الماء المعتاد ، لأن أي نوع من الانتفريزات كان موجودًا في الثلاثينيات والأربعينيات من القرن الماضي؟ في أحسن الأحوال ، الماء مع جلايكول الإيثيلين. في أسوأ الأحوال ، الماء والملح أو الماء فقط.

بواسطة البراغي!

صورة
صورة

بدأت المواجهة بين المحركات "السائلة" و "الهوائية" عندما ظهرت هذه المحركات. بتعبير أدق ، عندما توصل المهندسون إلى فكرة أن الأمر يستحق التوقف لتدوير أسطوانات المحرك الدوار حول العمود المرفقي. وهكذا ظهرت "نجمة الهواء". محرك عادي تماما ، لا مراوغات ومشاكل. ولكن بحلول نهاية الحرب العالمية الأولى ، كان المهندسون قادرين تمامًا على تكييف محرك السيارة المبرد بالماء ، لذلك بدأت المنافسة حتى ذلك الحين.

وطوال فترة وجودها ، تنافست محركات V المبردة بالسائل والمحركات الشعاعية المبردة بالهواء مع بعضها البعض.

كل من هذه الأنواع من المحركات لها مزايا وعيوب. للمقارنة ، دعنا نأخذ بعض المحركات من كلا الفئتين. دعنا نقول فقط الأفضل على الإطلاق.

ستلعب ASh-82 و Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp للطيارين ، وستلعب Rolls-Royce Merlin X و Daimler-Benz DB 605 و Klimov VK-105 لصالح رجال الماء.

صورة
صورة

هناك ظلم واحد في الجدول. سوف يفهم الخبراء على الفور ما يدور حوله هذا: بالطبع ، هذا هو الوزن. بالنسبة إلى "الماء" في خصائص الأداء ، يتم دائمًا إعطاء ما يسمى بالوزن "الجاف" ، أي بدون ماء / مانع للتجمد. وفقًا لذلك ، سيكونون وراء الكواليس ، أي على المدرج ، أثقل. في مكان ما بنسبة 10-12٪ ، وهذا كثير.

الآن دعنا نذهب للمقارنة.

تصميم

من الناحية الهيكلية ، من الأسهل بالطبع الهواء. لا حاجة إلى سترة تبريد ، ولا حاجة إلى مبرد ، ولا درع يحمي الرادياتير ، والأنابيب ، ومصاريع الرادياتير.

محرك الهواء أبسط وبالتالي أرخص في التصنيع والصيانة. وأكثر أمانًا في المعركة. من المعروف أن المحركات المبردة بالهواء صمدت أمام العديد من الضربات واستمرت في العمل ، بعد أن فقدت أسطوانتين أو حتى ثلاث أسطوانات. لكن المحرك المائي يتعطل بسهولة في حالة حدوث ضربة واحدة في المبرد.

1: 0 لصالح المحركات الهوائية.

تبريد

أكثر فعالية ، بشكل عام ، الهواء. كانت المشكلة الرئيسية للنجوم المزدوجة هي إزالة الحرارة من الصف الثاني من الأسطوانات. إذا تمكن المصممون من التعامل معها ، فسيكون كل شيء على ما يرام.

أثناء الطيران ، وفرت الطائرة بهدوء كمية الهواء اللازمة لتبريد رؤوس الأسطوانات. وكان لمحرك الماء حدود في شكل درجة حرارة السائل ، والتي كانت محدودة بنقطة غليان الماء / التجمد. درجة حرارة رؤوس الأسطوانات لمحرك الهواء أعلى بأي حال من درجة حرارة سائل التبريد ، بحيث يكون الهواء أكثر كفاءة مع نفس حجم الهواء الذي يمر عبر رؤوس أسطوانات الهواء ومبرد المحركات المائية. ، حيث أن منطقة الرادياتير كانت أقل شأنا من منطقة النجم.وتتطلب إزالة وحدة واحدة من الحرارة كمية هواء أكبر من تلك الموجودة في رؤوس الأسطوانات.

خاصة عندما تم إخفاء المشعات بمرور الوقت في الأنفاق.

2: 0 لصالح الهواء.

الديناميكا الهوائية

نعم ، كانت لمحركات المياه بالتأكيد ميزة هنا. أنحف وحادة ، وجسم أضيق للطائرة - كانت الطائرات التي تعمل بالماء أسرع بشكل ملحوظ من منافسيها الذين يعملون بالهواء.

صورة
صورة

الجبهة السميكة للطائرة التي تعمل بالطاقة الهوائية هي ضربة خطيرة للديناميكا الهوائية للطائرة. وفي بداية الرحلة ، وبشكل عام ، كانت حلقة Townend تعتبر قمة الاختراعات الأيرودينامية.

وفي بداية الأربعينيات ، كان هناك نوع من هذا التقسيم: الطائرات ذات المحركات المائية كانت أسرع ، والطائرات ذات المحركات الهوائية كانت أكثر قدرة على المناورة.

ومن الجدير بالذكر هنا أن أخف وزنًا من طراز I-16 ، و A6M ، و "Rock" ، كانت في الواقع آلات شديدة القدرة على المناورة. لكنهم كانوا أقل سرعة من منافسيهم في المياه.

أفضل مثال هنا هو نموذج I-16 الخاص بنا.

صورة
صورة

في الواقع ، مع "Cyclone" من شركة "Wright" تمكنت I-16 من التغلب بسهولة على Bf-109B في إسبانيا. ومع ذلك ، بمجرد حصول الألمان على DB-600 ، والذي أعطى Emil ميزة السرعة والعمودية ، تغيرت الأدوار على الفور ، وأصبح صياد الأمس لعبة.

صورة
صورة

في الواقع ، لم يكن هذا الجيل أكثر قوة من المحركات فحسب ، بل كان أيضًا مسألة ديناميكية هوائية. أصبحت الطائرات أرق وأكثر سلاسة ، وتم غلق المشعات في الأجنحة وجسم الطائرة ، وأتاح استخدام مضادات التجمد تحسين نقل الحرارة وتقليل الحجم - والأهم من ذلك - وزن المشعات والمبرد ، الذي كان لا بد من سكبه في النظام.

إذن 2: 1 لصالح الهواء.

التسلح

وهنا يوجد الكثير من الفروق الدقيقة.

تم إنشاء محرك الماء ببساطة لقناصة الهواء الحقيقيين ، حيث سمح باستخدام شيء رائع مثل بندقية آلية. كانت البندقية موجهة بالضبط إلى مقدمة الطائرة ، ولا مشكلة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن وضع رشاشين حول كتلة الأسطوانة.

صورة
صورة

كل هذا أعطى تسديدة ثانية جيدة للغاية بأقل قدر من التشتت. نقطة مهمة جدا.

هنا تحتاج على الفور إلى إعطاء نقطة إلى رجال الماء. 2: 2.

لكن من قال إن المقاتلات المبردة بالهواء حزينة؟ بالطبع لا!

لنبدأ بحقيقة وجود مقاتلين فريدين ، La-5 و La-7 ، حيث أتاح محرك ASh-82 وضع مدفعين وثلاثة مدافع ShVAK متزامنة. نعم ، كانت حمولة الذخيرة مناسبة تمامًا ، حوالي 120 طلقة لكل مدفع ، وكان هذا كافياً فوق السطح لإجراء معركة وتدمير أي قاذفة للعدو.

محرك الطائرة: تبريد الهواء أم الماء؟
محرك الطائرة: تبريد الهواء أم الماء؟

لكن مقاتلي لافوشكين يمثلون استثناءًا مثيرًا للاهتمام للقاعدة.

لكن الجميع ، الألمان واليابانيون والأمريكيون ، فضلوا الاستفادة من حقيقة عدم وجود مشعات تبريد ضخمة في الجناح وحوله ، ووضعوا بطاريات كاملة في الأجنحة.

صورة
صورة

بالمناسبة ، هناك أيضًا مزايا كافية. أسهل في الصيانة … لا ، ليس الأسلحة. مجرد محرك لا تعلق حوله المدافع والرشاشات والخراطيش / القذائف. هناك مساحة أكبر في الجناح ، على التوالي ، يمكنك تحديد المزيد من الذخيرة وعدد أكبر من البراميل.

حملت Focke-Wulf 190A-2 ، صاحبة إحدى أكثر الجولات الثانية إثارة للإعجاب ، أربعة مدافع 20 ملم في أجنحتها. صحيح ، كان هناك "سر". كان الجذر (الموجود بالقرب من جسم الطائرة) يحتوي على 200 طلقة من الذخيرة ، والأخرى البعيدة 55 طلقة. لكنها لا تزال مثيرة للإعجاب. بالإضافة إلى مدفعين رشاشين متزامنين.

صورة
صورة

تكلف اليابانيون في Ki-84 "Hayate" ذخيرة أقل لمدافع الأجنحة ، فقط 150 طلقة و 350 طلقة للمدافع الرشاشة المتزامنة.

لكن في رأيي ، حقق الأمريكيون أكبر نجاح من حيث نشر الأسلحة. إن P-47 مع ثمانية من طراز Browning عيار 12.7 مم و F4U Corsair بستة طواحين تمامًا. بالإضافة إلى حمولة ذخيرة من 400 إلى 440 طلقة لكل برميل. على الجناح الخارجي لجسم الطائرة ، يمكن تقليل الصندوق الجانبي إلى 280 طلقة ، لكن هذا غير مهم حقًا.

صورة
صورة

يمكنك التحدث لفترة طويلة حول موضوع أفضل ، مدفعان أو ستة رشاشات من عيار كبير ، ولكن هذا موضوع لدراسة منفصلة. هناك حسنات وسيئات. على أي حال ، 3000 طلقة مقابل 300-400 طلقة - هناك شيء للحديث عنه.

صورة
صورة

لذلك من الناحية الكمية لنشر الأسلحة ، تبين أن المقاتلين الذين لديهم محركات جوية ليسوا أسوأ من زملائهم.علاوة على ذلك ، نظرًا لأن المحركات الهوائية كانت أقوى من المحركات المائية ، فقد سمحت لذلك بالاستيلاء على متنها أكثر من غيرها. فمن المنطقي.

وإذا أخذنا على سبيل المقارنة مدفع Yak-9 بمدفع واحد عيار 20 ملم ومدفع رشاش واحد عيار 12.7 ملم ضد مقاتلة أمريكية ببطارية ثمانية 12.7 ملم من طراز "براوننج" ، فمن الصعب جدًا تحديد من سيكون الفائز. بالطبع ، سيحتاج Asu-sniper إلى عشرة أو اثنتين فقط من القذائف ، لكن إذا كنا نتحدث عن طيارين في منتصف الطائرة … فهناك ستكون المدافع الرشاشة أكثر إثارة للاهتمام ، لأنه على الأقل سيصيب شيء ما.

نقاط الهواء. 3: 2.

حماية

كل شيء مختلف تمامًا هنا. كان لابد من حماية محرك الماء. حماية المحرك نفسه من ألم الظهر ، وحماية المبرد ، وحماية جميع التركيبات. لضربة واحدة أو اثنتين في سترة المحرك أو المبرد - وهذا كل شيء ، لقد وصلوا. نعم ، هناك بعض الوقت قبل أن يعلق المحرك بسبب ارتفاع درجة الحرارة. ويمكنك محاولة الوصول إلى مكان مناسب إما في منطقتك أو - مظلة. ليست موثوقة للغاية ، ليست مريحة للغاية.

يمكن ببساطة الدفاع عن النجم الجوي كلوح درع. كانت هذه المحركات ، بالطبع ، خائفة من ألم الظهر ، ولكن كانت هناك حالات عندما دخن Focke-Wulfs بدون زوج من الأسطوانات ، لكنهم طاروا. وزحفنا "La" بشكل طبيعي إلى المطارات بثلاث أسطوانات ممزقة. هناك العديد من مثل هذه الحالات المسجلة في التاريخ.

لهذا السبب أثبتت La و Thunderbolt و Focke-Wulf أنها طائرات هجومية جيدة جدًا. يمكن للمحرك الجوي أن يختبئ من المدافع الصغيرة المضادة للطائرات ويحمل كل شيء في طريقه. وقد سمحت المحركات الأكثر قوة بسهولة حمل القنابل على متنها. La-5 - 200 كجم ، "Focke-Wulf" 190 سلسلة F - حتى 700 كجم ، وسلسلة "Thunderbolt" D - حتى 1135 كجم.

الآن سيقول البعض أن أفضل طائرة هجومية في الحرب العالمية الثانية حلقت على محرك مائي ، وسيكونون على حق.

صورة
صورة

ومع ذلك ، فإن Il-2 هي طائرة هجومية ولدت كطائرة هجومية. وفوق ذلك كان الأمر يتعلق بالمقاتلات التي أصبحت طائرات هجومية. هناك فرق ، وفي المقام الأول من حيث الحماية.

وفيما يتعلق بالحماية ، فإن المحركات التي يتم تبريدها بالهواء هي بالتأكيد في المقدمة. 4: 2.

هذه هي الصورة. والسبب في ذلك ، بالطبع ، هو النجوم ذات الصف المزدوج التي ظهرت في أوائل الأربعينيات. وقد تجاوزوا محركات المياه ، التي خطت خطوة كبيرة إلى الأمام منذ بدايتها.

كانت الخطوة الرئيسية في تطوير المحركات المبردة بالهواء هي اللحظة التي تعامل فيها المصممون مع مشكلة تبريد الصف الثاني من الأسطوانات. لقد تم إنجاز الكثير من أجل هذا: تم دفع صفوف الأسطوانات بعيدًا للسماح بتدفق الهواء بشكل أفضل حول رؤوس الأسطوانات ، وزادت مساحة مبردات الزيت ، حيث تمت إزالة معظم الحرارة بدقة من خلال الزيت ، و تمت زيادة زعانف الاسطوانات.

كان الحل لمشكلة التبريد هو الذي وضع النجوم في المقدمة من حيث القوة والكتلة. كان الأمر بسيطًا: كان للنجم المزدوج إزاحة أكبر مقارنةً بمحرك الماء. ومن هنا تأتي القوة العظمى.

إذا قارنا القوة المحددة لمحركاتنا عند مستوى عام 1943 ، فإن مؤشر ASh-82F يبلغ 1.95 حصان / كجم ، و VK-105P - 2.21 حصان / كجم من وزن المحرك. يبدو أن VK-105P كان أفضل. وأي طائرة معها كان يجب أن يكون لها ميزة.

ومع ذلك ، إذا أخذنا طائرة حلقت على حد سواء VK-105 و ASh-82 وقارناها ، فلن نفاجأ عندما نرى أن LaGG-3 مع VK-105P من حيث أداء الرحلة كان يخسر أمام La-5 مع ASh-82 من جميع النواحي. وهذا على الرغم من حقيقة أن La-5 ، دعنا نقول ، لم يتألق بالديناميكا الهوائية.

حلت قوة النجم المزدوج ASh-82 جميع مشاكل الديناميكا الهوائية ببساطة عن طريق سحب الطائرة على حساب 500 حصان "إضافية".

صورة
صورة

بالطبع ، لم يستسلم مصممو محركات المياه وحاولوا اللحاق بفتحات التهوية. كانت هناك محاولات لإقران المحركات بحيث يعمل المحركان من خلال علبة تروس على مروحة واحدة. في الواقع ، لم ينجح أحد.

كان تصميم المحركات على شكل حرف H و X أكثر ذكاءً ، عندما كانت عدة كتل أسطوانية تعمل على عمود مرفقي واحد. جاء هذا المحرك من البريطاني نابير "صابر" ، وهو وحش 24 أسطوانة. "تايفون" ، بالطبع ، طار معه ، ولكن بمجرد أن تذكر البريطانيون طائرتهم بريستول "سينتور" ، فقد نسيوا بأمان "صابر".

في نهاية الحرب العالمية الثانية ، ظهر جيل جديد من المحركات المائية ، مع زيادة الإزاحة بشكل رئيسي بسبب زيادة قطر المكبس وترقق جدران الكتلة. من ناحية ، أثر هذا على المورد ، ومن ناحية أخرى ، أعطى القوة اللازمة. AM-42 ، "Griffon" ، DB-603 ، Yumo-213 - كانوا جميعًا جيدًا في هذا الصدد ، لكنهم تأخروا عن الحرب.

لوضع اللمسات الأخيرة على منافسة محرك المكبس ، يجدر النظر في نهاية حياتهم المهنية.

عندما ظهرت المحركات النفاثة ، كان على المحركات المكبسية أن تتقاعد.

أصبح الطيران الخفيف والرياضي مجال محركات الاحتراق الداخلي ، والتي كان لها متطلباتها الخاصة من المحركات.

صورة
صورة

احتلت محركات الهواء الطيران الرياضي ، لكن كان على المحركات المائية أن تغادر تمامًا. صحيح أنه في السنوات الأخيرة كان هناك اتجاه لإعادة محركات الديزل إلى الطيران ، ولكن على أي حال ، فهذه ليست محركات طيران بقدر ما هي محركات سيارات.

لذلك ، باختصار ، سأتحمل مسؤولية القول بأن محركات الاحتراق الداخلي للطائرات المبردة بالهواء كانت أكثر كفاءة من نظيراتها المبردة بالسائل من نواحٍ عديدة.

حقيقة أن المحرك المعجزة ASh-82 لا يزال يعمل في الطائرات والمروحيات يؤكد هذا البيان فقط.

صورة
صورة

لذلك إذا كان هناك شخص ما يفكر بشكل مختلف ، فهناك مكان تتحدث فيه وتترك صوتك بالشكل المناسب.

موصى به: