史達(dá)凌

活塞式發(fā)動機謝幕

世界上出現(xiàn)的第一種航空發(fā)動機是活塞式發(fā)動機，其工作原理是活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作往復(fù)運動，并通過連桿將這種運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。

1903年，萊特兄弟把一臺4缸、水平直列式水冷發(fā)動機改裝之后，成功地用到他們的“飛行者一號”飛機上進(jìn)行飛行試驗。最終實現(xiàn)了人類歷史上第一次有動力、載人、持續(xù)、穩(wěn)定、可操作的重于空氣的飛行器成功飛行。這臺發(fā)動機重75公斤，動力性比當(dāng)時的蒸汽機高出2-3倍。

之后由于戰(zhàn)爭的需求，航空業(yè)蓬勃發(fā)展。在兩次世界大戰(zhàn)之間，活塞式發(fā)動機在技術(shù)方面也在不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，提高了性能和效率。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，活塞式發(fā)動機已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，以它為動力的螺旋槳飛機的飛行速度從16千米/小時提高到600米/小時，飛行高度達(dá)到15000英尺（4572米）。可以說，活塞式發(fā)動機已經(jīng)達(dá)到其發(fā)展的頂峰。

眾所周知，要提高飛行速度，除了改變飛機的氣動外形，減少飛機在空氣中飛行時所受到的阻力外，最重要的方法是提高飛機發(fā)動機的效率，使飛機在飛行中獲得更大的推力。

活塞式發(fā)動機在飛機發(fā)展的早期起了重大作用，至今我們還可以見到塞斯納（Cessna）教練機等小型飛機仍然在使用螺旋槳發(fā)動機。但是由于其工作原理和結(jié)構(gòu)的限制，活塞式發(fā)動機無法做高空和超聲速飛行。這時就需要一種新的技術(shù)創(chuàng)新來實現(xiàn)突破了。

打破空中“信息孤島”

世界上最早提出噴氣推進(jìn)理論的是法國的馬克尼上尉和羅馬尼亞的亨利·康達(dá)。其中，亨利·康達(dá)還在1910年前后試制過最早的噴氣式飛機，并制造出一架原型機，但未能成功。

到了十九世紀(jì)20年代末，當(dāng)時還是英國空軍教官的弗蘭克·惠特爾爵士提出了噴氣發(fā)動機的設(shè)想，并于1930年申請了專利。

在當(dāng)時弗蘭克·惠特爾的設(shè)想在普通大眾聽起來就像把人送上月球一樣難以令人置信，那些飛機制造商們對此不感興趣。直到1935年事情才出現(xiàn)轉(zhuǎn)機——惠特爾得到一些空軍人士的支持和銀行家的資助，得以成立“動力噴氣有限公司”。1935年6月，弗蘭克·惠特爾開始設(shè)計制造真正的噴氣發(fā)動機。當(dāng)時，他和研發(fā)人員從零開始，一個部件一個部件地進(jìn)行研制，終于成功研制出了“U型”噴氣發(fā)動機。

幾乎與弗蘭克·惠特爾同時，一個德國的飛機設(shè)計師也在研制渦輪噴氣發(fā)動機。他叫恩斯特·海因里?！ず嗫藸?，大學(xué)畢業(yè)后開始從事飛機設(shè)計，曾先后在“信天翁”飛機公司和漢莎·勃蘭登堡公司擔(dān)任總設(shè)計師。

1922年12月1日，亨克爾創(chuàng)建了以自己名字命名的“恩斯特·亨克爾航空有限公司”。從1936年起，亨克爾開始與當(dāng)時正在研究飛機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的帕布斯特·馮·奧海恩合作。

奧海恩是位燃?xì)鉁u輪專家，他從1934年起就開始研制渦輪發(fā)動機，并取得了一定的進(jìn)展，這次跟亨克爾的合作令他十分興奮。于是，兩個青年才俊一拍即合，一個設(shè)計飛機，一個設(shè)計燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，使得研究工作進(jìn)展很多順利。經(jīng)過不斷的試驗與失敗，終于第一臺渦輪噴氣發(fā)動機于1937年9月首次運轉(zhuǎn)成功。

噴氣發(fā)動機時代來臨

1939年8月27日，是一個炎熱的夏日。

這一天，德國著名飛行員弗呂格卡皮坦·埃里希·瓦西茨和往常一樣來到了停機坪上，場中停著一架亨克爾公司新制造的飛機。與往常飛機不同的是，這架名為He-178的飛機裝有一臺HeS3B渦輪噴氣發(fā)動。當(dāng)時，這臺具有歷史意義的發(fā)動機重約360公斤，推力380公斤，推重比1.12。

瓦西茨登上飛機，發(fā)動了飛機油門，伴隨著發(fā)動機的巨大轟鳴聲，世界上第一架噴氣式飛機沖上了藍(lán)天，同時向世界宣告了噴氣時代的來臨。

這架試飛的He-178為上單翼布局，機翼主要采用木材制造，機身為全金屬半硬殼式結(jié)構(gòu)，尾輪可收起，機頭吸氣，通過機身長長的氣道從尾部噴氣，飛行速度達(dá)到每小時700千米。

首次飛行持續(xù)了5分鐘，瓦西茨是這樣描述飛行感受的：“飛機沒有振動并且沒有螺旋槳飛機的扭矩效應(yīng)。飛行平穩(wěn)……感覺棒極了！”

盡管噴氣式飛機有著巨大潛力，但是當(dāng)時的德國軍方并未給與其充分的重視。直到1943年6月，梅塞施密特Me-262飛燕噴氣式戰(zhàn)斗機在德國正式投產(chǎn)，成為人類航空史上第一種投入實戰(zhàn)的噴氣戰(zhàn)斗機。不過由于出現(xiàn)太晚，加上空軍的錯誤規(guī)劃，德國噴氣式戰(zhàn)斗機在第二次世界大戰(zhàn)中并未發(fā)揮應(yīng)有的影響。當(dāng)然換一個角度來看，這也許是世界歷史的一個幸運。

最終He-178原型機進(jìn)行了12次試驗飛行后，被送往柏林航空博物館展示，1943年盟軍對柏林進(jìn)行了空襲，He-178原型機被徹底摧毀。

盡管如此，He-178的出現(xiàn)還是為世界航空業(yè)積累了寶貴的噴氣式飛機設(shè)計經(jīng)驗。二戰(zhàn)以后，噴氣發(fā)動機技術(shù)越來越成熟，噴氣式飛機迅速取代了活塞式飛機的地位。