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  • 活塞式发动机和涡轮式发动机,哪种更强大?都能装在飞机上

    要将化石燃料燃烧所产生的热能转化为动能来驱动交通工具,就必须要用到发动机,常见的发动机大概可以分为两类,即活塞式发动机和涡轮式发动机,那么这两种发动机,哪一种更加强大呢?

    也许你会认为这两种发动机根本就没有可比性,活塞式发动机不就是我们汽车里所用的那种发动机吗?而涡轮式发动机可是能够装在飞机上的,这一下不就高下立判了?其实并不是这么回事,要评判这两种发动机谁优谁劣,还真不容易,因为它们两个都是可以装在飞机上的,我说的可不是那些古董飞机,而是现在依旧在天空中翱翔的飞机们。

    本质上螺旋桨飞机与汽车并没有什么区别,因为它们都是依靠机械的旋转而实现运行的,只不过汽车上旋转的是车轮,而飞机上旋转的是螺旋桨。

    既然都是旋转,那么汽车上所使用的活塞发动机自然也就可以应用在飞机上,只不过所需的“缸数”要多一些。一般而言,排量在1升以下的汽车多为3缸,1-2.5升的为4缸,3升左右为6缸,4升左右为8缸,而排量在5.5升以上的汽车使用的则是12缸发动机。12缸对于汽车来说已经非常猛了,但对于飞机来说,这也就是刚刚起步而已。对于活塞式发动机,我们都非常熟悉了,它的工作原理也十分简单,就是通过吸气、压缩、点火和排气的过程促使活塞发生往复运动,然后再将这种往复运动转化为旋转运动就可以了。

    从活塞式发动机的原理可知,在缸径相同的情况下,缸数越多,功率就越高,所以要带动飞机,缸数自然就要多一些。

    不过缸数增多了之后,就产生了一个问题,那就是如何排列。在汽车之中,气缸都是排成一列的,而在飞机之中,气缸大多是呈现圆圈型排列的,有的是排成一圈,有的是交错排成两圈。早期安装在飞机中的活塞式发动机是随螺旋桨一同旋转的,而这种飞机的一个显著特点,就是启动时,要人在飞机前面手动旋转螺旋桨。不过这样的飞机,现在基本已经淘汰了,倒不是因为它需要人手动助力,而是旋转的发动机不利于结构的稳定性,很容易分崩离析。

    现在飞机中的活塞式发动机虽然大多还都是呈现圆圈型排列的,但发动机本身已经不再随螺旋桨一起转动了。

    螺旋桨是个旋转机械,所以可以应用汽车中所使用的活塞式发动机,那么所有螺旋桨飞机使用的都是活塞式发动机吗?并不是。相比活塞式发动机而言,涡轮式发动机的应用更为广泛,它既可以应用于螺旋桨飞机,也可以应用于喷气式客机。表面上看起来喷气式客机与螺旋桨飞机的差异很大,但本质上其实并没有区别,因为喷气式客机只不过是把螺旋桨换成了风扇而已,因此安装在喷气式飞机上的涡轮式发动机就被称为“涡轮风扇发动机”,而安装在螺旋桨飞机上的涡轮式发动机就被称为“涡轮螺旋桨发动机”。

    涡轮螺旋桨发动机是如何工作的呢?

    在发动机运转时,空气会从发动机前方进入,最初这些空气会通过压缩机叶片而变为压缩空气,压缩空气继续向后运动进入燃烧室,然后这些压缩空气与燃料混合并被点燃,于是高温气体迅速膨胀向后喷出,这些喷出物会推动发动机后方的涡轮叶片,叶片转动起来并带动连接轴一起旋转,这根连接轴连接着发动机前面的压缩叶片,所以压缩叶片也会随之转动并将空气源源不断地压缩进来推往后方,如此循环往复,这就是涡轮螺旋桨发动机的基本原理。

    显而易见,相比之下,涡轮式发动机的结构要更加简单。

    我们都知道,任何机械,结构越简单,运行越稳定,越不容易出现故障,所以涡轮式发动机的稳定性和耐用性都要显著强于活塞式发动机,而它的缺点就在于不够经济。相比之下,涡轮式发动机由于对材料和工艺的要求极高,且一旦损坏,很难维修,所以价格高昂,通常它只装载于大型民航客机,因为涡轮发动机拥有能够压缩空气的特性,这一点可以充分保证飞机的飞行高度。而小型飞机则通常使用活塞式发动机。这并不是说活塞式发动机就要矮一头,它也有优点,那就是反应速度快,所以它是特技表演机的不二选择。

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