為什麼二戰海航戰機發動機大都是氣冷式?

藍冰天雪

第二次世界大戰中,戰鬥機使用的活塞發動機已經非常成熟了,被分成兩大流派。

“噴火”戰鬥機發動機

一種是以“噴火”和“野馬”戰鬥機為代表的直列水冷發動機戰鬥機,這種發動機迎風面積小,適合高速戰鬥機。另一種是以P-47和F6F為代表的星形風冷發動機戰鬥機,由於沒有了複雜的水冷結構,因此這種發動機結構簡單、易維護,重量輕,夏天不會開鍋,冬天不會結冰,缺點就是迎風面積大。

F6F戰鬥機發動機發動機

二戰中艦載機大都採用星形風冷發動機主要出於實戰考慮。首先星形風冷發動機抗戰損能力比液冷好,被子彈打壞殼體後也不會因為冷卻液漏光而過熱卡死,甚至被打壞幾個缸體也不會停轉,有利於提高戰鬥機的生存能力。

其次星形風冷發動機結構簡單,可維護性好,複雜程度大大低於水冷發動機,有利於在戰時維持艦載機的高出動率。

最後一點是航母上的淡水非常珍貴,直列水冷發動機的冷卻液就是淡水+添加劑組成,採用星形風冷發動機既不用添加冷卻液,也省去了經常檢查冷卻液水位的麻煩。

星形發動機

正因為星形發動機的種種優點,促使二戰艦載機普遍採用了這種發動機。

艦載機星形發動機潮流的開創者是普惠公司。該公司在1926年研製出易於維護高可靠性的425馬力“黃蜂”發動機,並安裝在波音F2B-1艦載戰鬥機上,由於這對組合的優秀表現,促使美國海軍做出了此後在所有艦載機上安裝星形發動機的決定。


飛豹科普秀

二戰時期,轟炸機作戰時的飛行高度,決定戰鬥機作戰時的高度。

相比較陸上戰場,動則上萬米高空飛行的轟炸機群,戰鬥機必須要重視高空性能,因而工作性能穩定,對環境要求低的液冷發動機比較受性能均衡的戰鬥機們歡迎,例如BF-109、噴火、P-51這類戰鬥機,其擅長某一空域,但在其他空域依舊有不錯的性能。


最為經典的兩款液冷戰鬥機,噴火和P-51野馬,由於都是使用出色的梅林發動機,中冷器帶二級增壓,使得其在高低空均有相當不錯的性能。

勞斯萊斯的梅林發動機,二戰最優秀的液冷發動機,除了噴火和P-51外,還裝備在蘭開斯特重型轟炸機、蚊式戰鬥轟炸機等,可以說是擊敗德國空軍的第一功臣。德國BF-109的DB液冷發動機走了邪路,雖然其倒置氣缸、缸內直噴和無級變速增壓等技術在初期力壓梅林,但是改進潛力小,後勁不足。

而氣冷戰鬥機則比較優缺點鮮明,例如最出色的兩個Fw-190和P-47,Fw-190在8000米性能直線下降,而帶R-2800發動機和廢棄渦輪增壓的P-47奶瓶,雖然高空和俯衝性能優秀,但中低空和靈活性又不足。


Fw-190屠夫鳥可以說是非常出色的氣冷戰鬥機,鬼畜的滾轉性能讓任何對手都頭疼,英國拿同時期的噴火9與其測表明900米以下以及5000米-6700米是FW-190的優勢區間,超過6700米其發動機性能開始下降。

P-47奶瓶則是另外一個極端,高空性能出色,爬升-俯衝的BZ流極致。

而在海上,在缺乏制導武器的二戰,高空轟炸對於水面艦艇幾乎不構成威脅,主要攻擊手段俯衝轟炸機和魚雷轟炸機進行攻擊時都是低空,因而艦載戰鬥機只需要做好中低空性能就行了,液冷發動機最主要一個優勢工作性能穩定就變得無足輕重。

雖然液冷發動機還有風阻小的優勢,但是氣冷發動機工作功率要比液冷發動機單位功率大10%以上進行了彌補。而相比較之下,氣冷發動機結構簡單、維護方便、抗損性能更好的優點則更適合航母艦載。

F4U海盜和F6F地獄貓,其使用的R2800雙黃蜂發動機在1940年時功率就已經突破2000馬力,而液冷的梅林和DB發動機當時還在1500馬力級,一直到1944年才由其繼任者格里芬和JUMO213突破了2000馬力大關,不過注意的是液冷發動機想要達到最大功率不受環境和持續時間影響。

例如抗損性上,風冷發動機耐艹,哪怕氣缸打壞幾個別開大功率也有相當概率自己爬回去,而液冷發動機冷卻管線被打壞就發動機全黑,在茫茫大海上可不比陸地,棄機跳傘活下來的概率非常低。

維護性能上更是關鍵,航母上是寸土寸金,液冷發動機的戰鬥機地勤人員就比氣冷的要多,還要算上備件、冷卻液存放等,這些都擠佔有限的航母空間。

怪獸級的R2800雙黃蜂,如果說梅林發動機是擊敗德國空軍的第一功臣的話,R2800則是摧毀日本海航的第一殺手。實戰中被擊毀幾個氣缸返回的是家常便飯,最高一次18個氣缸爆了9個,也還是掙扎返回。

五嶽掩赤城

早在二戰開始前,歐洲航空界就更傾向於體積更小的液冷發動機,其更小的截面積能夠儘可能的減小風阻,提高飛機的速度,相對來說,氣冷發動機由於設計上的問題,其迎風截面積太大,不少設計師都認為其會帶來更大的阻力,影響飛機速度的進一步提升。

在二戰前,航空發動機領域實際上最先進的只有兩個國家,英國和德國,其也發展出了性能一流的噴火和ME109,這兩種戰鬥機都採用液冷動力,至於其他國家的航空發動機,美國稍遜一籌,蘇聯和日本敬陪末座,當然,這裡指的是主要國家,法國和意大利就算了。

不過,對於海軍航空兵來說,其對戰鬥機的要求跟陸軍航空兵不一樣,在茫茫大海上,一臺可靠地發動機對飛行員至關重要,液冷發動機儘管好處多多,但最大的問題就在於,一旦發動機中彈,冷卻液會很快流光,發動機也會因為過熱停轉,這在陸地上還好說,要麼迫降要麼跳傘,大不了被俘,但要是在茫茫大海上。。。。。。不是淹死,就是被鯊魚吃掉,或者因為寒冷的海水而凍死,至於還有什麼別的死法,嘖嘖,自己想象。


因此,美國海軍在選擇艦載機的時候,果斷的選擇了安全性更高的氣冷發動機,氣冷發動機的多個氣缸,即便被打壞一兩個,依然能堅持運轉,帶飛行員返回航母或者飛到航母附近再跳傘,這一點也影響到了噴氣時代,美國海軍在選擇艦載機的時候,儘可能選擇可靠性更好的雙發戰鬥機,當然,在沒選擇的時候,也只能要F-35C了。至於日本海軍,不好意思,只有零戰這一種裝氣冷發動機的艦載戰鬥機可供選擇。

氣冷發動機最大的問題已經說了,就是其會讓機頭阻力更大,但事實上,經過優化設計,加上將排氣管調整為向後噴射廢氣而產生的額外推力,不少使用氣冷發動機的戰鬥機,其性能並不輸於液冷發動機,諸如美國海軍的F-4U和陸軍航空隊的P-47


鷹眼防務觀察

主要有四個原因

1.海上淡水匱乏,養不起夜冷活塞發動機這種耗水大戶。

2.裝備氣冷式發動機的飛機,迎風面積大,降落時阻力也比較大;可以在一定程度上縮短降落距離,有利於在航母上降落。

3.液冷式發動機的維護要求比較高,對後勤的依賴比較大;但是在航母上儲存配件的空間有限,不可能帶上太多的配件。而氣冷式發動機對維護和後勤的依相對較小,在攜帶同等配件的條件下,氣冷式發動機可以多保障幾架飛機。

4.裝備液冷式發動機的飛機機頭較長,造成飛機整體也比較長,比較難塞進航母的機庫。裝備而氣冷式發動機的飛機機身都比較短,可以多塞幾架。

綜上所述,氣冷式發動機是二戰時航母艦載機的最佳選擇。


TDtank126

液冷式發動機太重,結構複雜,而且還必須要加註專業的冷凍液,對於長期飄在海上的航母來說後勤保養的壓力太大了。而且如果是海上長距離空戰,萬一戰鬥機被打穿冷凍管導致冷凍液洩漏,戰鬥機基本沒法撐到飛回航空母艦,只能在海上迫降,海上畢竟不是陸地,陸地上只要迫降成功飛行員就能活下來,海上迫降就算成功飛行員九成也是一個死,能被搜救到的機會很少。

風冷式發動機就不存在上邊的問題,重量輕,結構簡單,保養容易,也不存在冷卻液洩漏的問題,對航母艦載機來說最合適不過了。


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