張斌全

任何機(jī)械的動(dòng)力都有它的能量的來(lái)源，如人力，畜力，水力等等。航空發(fā)動(dòng)機(jī)亦不例外。它的能源就是一般燃料。自世界上第一臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)到現(xiàn)在宇宙火箭為止，所用的燃料一般有如下幾種：

一、化學(xué)燃料：這類燃料的典型代表便是常見(jiàn)的汽油，煤油，固體燃料(金屬)及氫等。主要的工作原理是利用它們與氧化劑(廣義的)的化學(xué)反應(yīng)所生成的熱量，然后再把這部分熱量變成機(jī)械功。這種能源在目前的飛機(jī)、火箭等各式飛行器上應(yīng)用最廣。

在飛行器的飛行高度及速度的要求愈來(lái)愈高的情況下，就必須設(shè)法提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力——能源的大小，或者提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，即設(shè)法使燃料的化學(xué)能量能夠盡可能地全部釋放出來(lái)，變成熱能?？偲饋?lái)說(shuō)就是要使它們的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得快，進(jìn)行得徹底。這就發(fā)生了兩個(gè)矛盾：第一個(gè)矛盾便是各種燃料所含的化學(xué)能(或者叫熱值)都有一定，它放出來(lái)的熱量也有一定，所以變成的機(jī)械功也有限。這樣，飛行器的飛行速度就受到了限制。另一個(gè)矛盾便是它們的反應(yīng)受到化學(xué)平衡的限制以及化學(xué)反應(yīng)速度的限制。前者使得參加反應(yīng)的燃料不可能百分之百都能反應(yīng)完畢，而后者則是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)里面那樣短的時(shí)間(如百分之幾千分之幾秒的時(shí)間)內(nèi)，要求反應(yīng)完畢也存在著許多困難。到目前為止，人們也想了一些辦法來(lái)解決這兩個(gè)矛盾。如提高燃料的化學(xué)能，在這方面，化學(xué)家們正在設(shè)法尋找新的高能燃料。目前在世界上有了一定的研究成果，而且已經(jīng)應(yīng)用在飛行器上(有硼烷等)，像高空火箭，彈道火箭均必須采用這種燃料。預(yù)料還會(huì)有一些新燃料產(chǎn)生。要提高燃料進(jìn)行反應(yīng)的徹底性，目前大部分都在物理方面即是給反應(yīng)進(jìn)行創(chuàng)造一定的優(yōu)越環(huán)境方面，想了一些辦法。這也在一定程度上解決了這個(gè)矛盾。

總之，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊條件下(如重量輕體積小)，要求發(fā)出盡可能大的能量是很困難。下例可說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性?；疖囶^的馬力一般在1，500左右，一般海輪馬力約在1，000一2，000左右而航空用發(fā)動(dòng)機(jī)如活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)馬力在2，000左右者，體積僅約一立方米，重量?jī)H1，000多公斤。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)一般體積還要小，重量在1，000公斤以下?？墒撬l(fā)出的推力折合成馬力至少在0，000以上，火箭更不必說(shuō)了。

二、離子燃料：嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，這種燃料也是由化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能的。它的主要原理是利用離子化合成分子所放出來(lái)的熱量來(lái)變成機(jī)械功。這種離子反應(yīng)有兩個(gè)特點(diǎn)，其一是它的化學(xué)能特別高。例如每公斤氫氣能放出29，000大卡的熱量，而每公斤氫離子則可放出51，000大卡的熱量，幾乎高一倍。另一個(gè)特點(diǎn)便是它們的反應(yīng)速度特別快，所以在某種意義上說(shuō)也是一種高能燃料。它還有一個(gè)更有意義的特點(diǎn)是不一定需要氧化劑，這樣就可以不受高度的限制。因?yàn)楦呖昭鯕庀∩?，?duì)利用空氣作為氧化劑的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是一個(gè)致命缺點(diǎn)?；鸺m然可以自帶氧化劑，但是它們的重量比火箭本身要大得多(由幾百倍至幾千倍)，所以也不經(jīng)濟(jì)。特別是在50公里以上的高度上，有一層電離層，其中大氣都呈離子狀態(tài)，因此有人想設(shè)法利用這部分離子來(lái)作為能量的來(lái)源以推動(dòng)飛行器，人們對(duì)這種燃料是很有興趣的。

目前存在的困難主要是在地面如何產(chǎn)生這種離子燃料以及如何儲(chǔ)存這種燃料?，F(xiàn)在有人正在設(shè)法利用核子射線來(lái)制作離子燃料，以及造成不容許離子化合反應(yīng)進(jìn)行的條件，如超低溫以及阻化劑。目前這些工作都正在大量地進(jìn)行研究。但公布的材料非常少。

三、核子燃料：這是大家知道的原子能，主要是利用物質(zhì)的原子分裂而放出來(lái)的大量熱能，來(lái)作機(jī)械功。它的最大特點(diǎn)是能量特別高，遠(yuǎn)非前兩種燃料所能相比。它也不需要氧化劑，所以不受高度的限制。這種燃料的消耗量非常小。但它的輔助設(shè)備以及防護(hù)設(shè)備在目前來(lái)說(shuō)都是非常重而且大。這是與飛行器的要求(特別是國(guó)防上的應(yīng)用)相違背的。而且目前公開(kāi)的方案都是利用它的熱量來(lái)加熱其他工作物質(zhì)(如水)，再使這部分高溫工作物質(zhì)膨脹而作功，所以又得一套系統(tǒng)來(lái)?yè)Q熱等等。這些困難使得原子能發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用在航空上的工作，發(fā)展比在其他方面的應(yīng)用緩慢了一些。不過(guò)由于科學(xué)的高速度發(fā)展這個(gè)問(wèn)題一定可以很快得到解決的。