找一輛布加迪,把它的變速箱焊死,全程只用1檔,再把油門踩到底!
恭喜你,你完美復(fù)刻了1930年代最先進(jìn)飛機(jī)的真實(shí)處境。
因?yàn)?,哪怕那時人們已經(jīng)造出了1000匹馬力的引擎,但面對的卻是一個無法改變槳距的固定螺旋槳。
![]()
它有什么問題呢?簡而言之,就是“魚和熊掌”的矛盾:槳距小,適合起飛,但上天就空轉(zhuǎn);槳距大,適合巡航,但起飛就熄火。所以大家只能妥協(xié)做一個“中庸”的螺旋槳,起飛慢,極速低,白白浪費(fèi)了發(fā)動機(jī)40%的動力。
航空界,急需一位英雄。
而他,就是天才工程師弗蘭克·考德維爾,他說,我要讓螺旋槳的角度,可以變化。
![]()
這在當(dāng)時,是一件不可能的任務(wù)。因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)的螺旋槳,會讓每一片槳葉都承受幾十噸的離心力。在這種狀態(tài)下,精確地、同步地、反復(fù)地去“擰動”槳葉角度,光是聽起來就像是在作死。
但考德維爾就是不信邪。他采用了一個非常大膽的思路:不用齒輪,不用電機(jī),直接用發(fā)動機(jī)自己的機(jī)油。他在槳轂內(nèi)部設(shè)計了一個液壓活塞,通過空心曲軸把高壓機(jī)油送進(jìn)去?;钊昂笠苿樱ㄟ^連桿機(jī)構(gòu)把“直線運(yùn)動”翻譯成“旋轉(zhuǎn)運(yùn)動”,在螺旋槳瘋狂旋轉(zhuǎn)時,像擰手腕一樣,精確地改變槳葉角度。
更巧妙的是,他還利用了離心力本身。他在槳葉根部加上配重,讓離心力天然地“偏向”某一個角度;而液壓油則從反方向進(jìn)行拉扯。兩種巨大力量相互制衡,反而讓系統(tǒng)變得穩(wěn)定、可控,這才是老派工程師馴服自然的智慧。
![]()
當(dāng)然一開始,這套系統(tǒng)是手動的,相當(dāng)于飛機(jī)的“手動擋”。飛行員起飛時把槳距調(diào)小,上天后再調(diào)大,性能立刻暴漲。波音247客機(jī),正是靠這套螺旋槳,才從“飛不起來的廢材”,變成了第一代現(xiàn)代客機(jī)。
但考德維爾并不滿足。他知道,在真正的空戰(zhàn)中,飛行員沒有多余精力去當(dāng)變速箱。
于是,他做出了真正封神的一步——恒速螺旋槳。
在發(fā)動機(jī)前端,他裝上了一個純機(jī)械調(diào)速器,里面是幾顆跟著轉(zhuǎn)速一起旋轉(zhuǎn)的金屬飛錘。轉(zhuǎn)速一高,飛錘被甩開,打開油閥,機(jī)油進(jìn)入槳轂,槳葉自動變陡;轉(zhuǎn)速一低,飛錘回收,油壓釋放,槳葉自動變平。它全程靠力學(xué)自洽,讓螺旋槳“自己思考”,自動把發(fā)動機(jī)鎖在最理想的轉(zhuǎn)速區(qū)間。這意味飛機(jī)可以在爬升、俯沖、轉(zhuǎn)彎中,全程把油門踩死;意味著發(fā)動機(jī)不再被憋死,也不會被拉爆;意味著同樣的引擎,突然就多出了三四成的有效性能。
![]()
這不是小改進(jìn),這是物種躍遷。
二戰(zhàn)前夕,德國戰(zhàn)機(jī)率先大規(guī)模裝備了這套技術(shù),而英國的噴火式,卻還在用固定槳,或者是兩檔槳。結(jié)果很殘酷:德國飛機(jī)爬得更快,俯沖更狠,英國飛行員卻不得不在關(guān)鍵時刻收油保命。
直到1940年,不列顛空戰(zhàn)前夕,英國才緊急為上千架戰(zhàn)機(jī)加裝考德維爾體系的恒速螺旋槳,空戰(zhàn)規(guī)則才有了機(jī)會被改寫。
到這兒,你以為考德維爾的瘋狂腦洞就結(jié)束了嗎?沒有!
因?yàn)槎喟l(fā)轟炸機(jī)又暴露出一個致命問題:一臺發(fā)動機(jī)被擊毀后,螺旋槳會被氣流強(qiáng)行帶著轉(zhuǎn),變成一個巨大的“空氣剎車”,足以把整架飛機(jī)拖進(jìn)失控翻滾。于是,他發(fā)明了順槳系統(tǒng)。按下按鈕,電泵強(qiáng)行把槳葉擰到90度,側(cè)著對風(fēng),阻力瞬間消失。無數(shù)本該墜海的轟炸機(jī),就這樣拖著傷腿飛回了基地。
![]()
戰(zhàn)爭結(jié)束,噴氣時代到來,螺旋槳卻并沒有被淘汰。在現(xiàn)代運(yùn)輸機(jī)、支線客機(jī)的螺旋槳中,依然在用著考德維爾那套思路——只不過把機(jī)械調(diào)速,換成了計算機(jī)控制。結(jié)構(gòu)沒變,邏輯也沒變。
只是在大眾敘事里,弗蘭克·考德維爾很少出現(xiàn)。他沒造發(fā)動機(jī),也沒設(shè)計出飛機(jī)的外形。但正是他,讓動力第一次真正“握住”了空氣。
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.