喷气式飞机原理,世界第二款上天的喷气式飞机,属于二战中表现一塌糊涂的意大利

早在飞机刚刚升空后不久,科学家们就发现了一个有趣的现象,那就是如果增加内燃机进气口的进气压力能够有效地提升发动机动力,而发动机排出的尾气也蕴含着不少的能力,并且尾气中还有少量未被燃烧的燃料。这两个发现直接促使了后来尾气涡轮增压技术和燃气涡轮机技术的发展。

世界第二款上天的喷气式飞机,属于二战中表现一塌糊涂的意大利

一战左右科学家们已经意识到燃烧的火焰具有产生类似风的气流能力,问题就在于如何掌握这股能量,以及如何将它放大到实用阶段。最早使用这股能量的方法很简单,就是直接在飞机尾气管上接上一节燃烧室,向里面直接注入雾化的燃料,借助尾气高温点燃,从而达到类似于火箭的效果,这种结构后来发展成加力燃烧室。

但是要想丢掉活塞,直接用火焰产生动力可不是一件简单的事,当时被人们形容是“在飓风中点燃打火机”。经过反复的论证,到三十年代科学家们已经普遍接受了用火焰驱动轮机,再用与轮机相联的压气轮机不断的吸入足够压强的空气维持燃烧,这一理念就是今天涡轮发动机的基本原理。由于当时精密设备制造困难,耐高温材料和空气动力认识上的差距,长久以来人们一直没有造出拥有足够动力的喷气发动机。

世界第二款上天的喷气式飞机,属于二战中表现一塌糊涂的意大利

正在地面实验的喷气式发动机

和人们普遍看法相悖的是,意大利虽然在两次世界大战中都表现糟糕,但是意大利的航空工业在当时却是世界顶级的,不仅勇于创新,而且取得了不小的成就。1940年8月,意大利率先完成了喷气式飞机上天的壮举(当时因为德国隐瞒了He178号喷气式飞机的飞行,因此在相当长的时间里国际都以为这是第一次,事实上德国在一年前已经完成了),此举被世界媒体报道成航空事业的壮举,瑞士航空协会将其作为第一次喷气式飞机升空载入记录。当时共有33个国家发去贺电,其中包括正与意大利开战的盟军。

世界第二款上天的喷气式飞机,属于二战中表现一塌糊涂的意大利

早期喷气式验证机

此次试飞的飞机是意大利飞机设计大师卡皮尼,他于1929年在大学毕业后就专注于喷气式飞机的研发,他曾发表了论文阐述喷气式动力的基本原理,并获得了一些专利权,但是空军对他的设想并不感兴趣,1931年他成立了喷气飞机和船只公司,在他原有的技术基础上设计了一艘喷气式摩托艇,这艘摩托艇只有一艘9马力的发动机给离心泵提供动力,通过调节喷嘴方向起到方向舵的效果。试航的时候摩托艇跑出了28节以上的速度,这次终于引起有关部门的注意了,随即卡皮尼接到了一份制造小型实验喷气式发动机的合同。

1934年卡皮尼准备之作3架飞机,一架用于静态研究,两架用于试飞。这种原型机和当时其他国家的一样,都是直接采用螺旋桨飞机的结构进行的改动。该机采用全金属结构、下单翼布局,发动机结构贯穿整个飞机内部,采用机头进气,驾驶员相当于是骑在发动机外壳上的,驾驶舱能够加压密封。

世界第二款上天的喷气式飞机,属于二战中表现一塌糊涂的意大利

因为当时技术条件的限制,发动机被做得很长,空气在修长的机身内涵道进行压缩,而压缩机的叶片简直就像是电风扇叶片一样简陋。进入进气口的空气经过三级压缩,随后进入燃烧室,在这里有2个喷嘴喷注雾化燃油并点燃,加热膨胀以及燃烧膨胀的尾气从飞机尾部喷出,产生推动飞机前进的动力。

虽然顶着第一架升空的喷气式飞机头衔,实际上该机并非绝对喷气机,而且连试飞员都对它评价很低。具体是发动机没有燃气轮机,只不过是将燃料在加压的空气中燃烧而已,其产生动力的部件就像V2火箭的发动机结构一样,而且动力低下,飞机的飞行速度还不如活塞式飞机,没有起到应有的速度优势。另一个问题就是三级空气压缩机的动力是由额外的活塞式发动机提供的,不能算是喷气式发动机“自给自足”。所以这个“第一架”喷气式飞机其实是个四不像,仅仅是一种验证机型。

世界第二款上天的喷气式飞机,属于二战中表现一塌糊涂的意大利

验证机

仅有的两架原型机的命运也很坎坷,一架因为盟军的轰炸被损毁,另一架被英军缴获。当时英国正在进行离心式喷气发动机的研制,迫切想要了解意大利在这方面的科技进步如何,最好是能从中吸取一些经验,这架倒霉的飞机遭到了拆解研究,最后残骸都不知道哪儿去了,也许拆开之后英国科学家是十分失望的,因为可供学习的东西实在是太少了。

世界第二款上天的喷气式飞机,属于二战中表现一塌糊涂的意大利

战后卡皮尼在1948年移居美国,开始为波音公司工作,先后参与或主导了直升机用涡轮轴发动机、YB-49水翼轰炸机、B-52轰炸机 等项目,76岁时在意大利病逝。果然人才到哪儿都吃香。

而世界第一架喷气式飞机的头衔,因为战后各种文件的揭秘,人们意识到德国科学家走在了前面,并且德国的那架才是真正意义上的喷气式飞机,于是意大利只能屈居第二了。

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