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燒煤也能飛出超音速嗎?
送交者: 三把刀 2025年03月08日15:37:22 於 [軍事天地] 發送悄悄話

這架飛機,還有多少人不認識?利比希P13A,一架二戰後期德國人設計出來的燒煤炭的超音速攔截機。

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是的,就是那個燒煤碳的概念最吸引人了,而且關鍵吧,它的這台發動機,不光燒煤炭,還是個燒煤碳的衝壓發動機,簡直就把想象力發揮到極致了。好,那我們今天就來講講它的故事:它是怎麼來的?它能成功嗎?它留下了哪些遺產呢?

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1944年,二戰接近尾聲。此時的德國,被兩面夾擊。蘇聯正在東邊壓縮戰線,盟軍則已經在法國順利登陸,逐漸挺進法西斯的心臟。德國人慌了,他們需要更厲害的武器才有可能扳回戰局。但是,所有新武器的開發,都必須滿足一個前提,總結起來就一個字:省!要省材料,因為此時的德國已經失去了非洲豐富的資源、海上的補給線也被盟軍一條條的端掉、最重要的戰爭物資——石油,早就見底了。要省技術,因為戰爭已經打了幾年,剩下的能生產高水平裝備的設備和工人都已經不多了。還要省人,操作這款武器的人,比如飛行員,你就不能要求他們個個都是王牌,最好是一個普普通通的飛行員,上手就能操作的。換言之,就是這款武器一定要又便宜、又能快速鋪開生產、還又要簡單易用。

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有難度!但是,我們故事的主角,亞歷山大利比希,站了出來,他說,其實我早就為今天做好了準備的,你們看,這是一架什麼飛機!他說的當然就是這架P13A啦。它的確就滿足了以上我們所說的所有關鍵要素。

首先,它使用的燃料是儲量豐富的煤炭而不是日漸稀缺的石油;其次,它小巧輕便,結構簡單,基本上就是讓飛行員坐在一個長了一副三角翼的發動機上而已。你看,連座艙都是兼做垂直尾翼的一部分的,用材少容易造。而且衝壓發動機嘛,咱們頻道的朋友應該都知道,裡面沒啥活動的部件,也滿足了簡單這一設計標準了的。最後,這架飛機所要執行的任務,也是簡單到了不行。就是利用自己的高速,對準盟軍的轟炸機衝過去,最好,是對着他們的尾巴和翅膀,能切一架是一架,能把一整個編隊全部切完,那是最好!

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對了,基本上,它跟我們以前講過的那架,美國人的“飛行鏈鋸”XP-79:

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是一種作戰邏輯——不靠武器靠自己的......撞擊術,雖然,它也裝着兩挺小機槍。這也解釋了,為什麼P13A的機翼如此之厚了,因為它是專門做了強化的,目的當然是希望在自己報廢前,先多報廢別人的飛機嘛。你看,目的單純,操作要求自然就簡單。又不是要你去跟敵機狗斗,只是將機頭對準別人就夠了,這點不過分吧。

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可見,P13A長得不騙人,從裡到外,傳遞出來的,都是要了命的簡單啊......是,不過得看是要誰的命了。這點很遺憾,由於它提出的太晚,到最後甚至都還沒有誕生,德軍就已經完蛋了,所以它到底是能廢別人還是廢自己,我們已經無從考證。但是,我們還是可以從這幾個方面來理性的分析一下嘛:它的煤炭動力到底靠不靠譜?能不能將這幅粗壯的軀體推到超音速?操作它對準目標,真的就那麼容易嗎?一個一個來。

首先,燒煤。火車上燒煤不奇怪,輪船上燒煤也不奇怪,但是,飛機上燒煤,我咋怎麼聽怎麼覺得奇怪呢。好像我們確實從古至今都沒有聽說過一架燒煤的超音速飛機吧。原因大概是,煤炭是固體,它不能噴射,既然不能噴射,那就無法跟空氣均勻的混合,無法均勻混合,就無法高效的燃燒。但是,飛機發動機,不高效怎麼飛得起來呢!另外還有一個原因,能量密度。

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來看這張表,從左到右,燃料的能量密度依次升高,天然氣在這裡,汽油在這裡,柴油在這裡......你再看煤炭在哪裡呢?這裡,倒數第二,就比直接燒柴火高一點。可見飛機上,真的是能不用它就不用它呀!

但是,德國人那會兒不是沒辦法了嗎。於是想破了腦袋也要想出辦法來用的。首先,他們不是直接用不規則的大塊煤炭的,而是將它們磨細成為顆粒狀,以此來增加燃燒的均勻度。然後,對裝煤炭粉的容器不斷的改進,從起初放在機頭進氣口後面的一個不動的藍子,逐漸升級到一個沿着垂直軸每分鐘旋轉60圈的網狀滾筒,就使得它能為衝壓發動機提供足夠多的、富含燃料的混合氣體,從而帶來更大的推力了。

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欸,別以為這部分是紙上談兵,實際上利比希團隊設計的這台燃煤衝壓發動機是獲得了地面試車的成功了的。但是,它真的能把P13A推上天嗎?利比希沒有機會實操其實未免算是一種幸運,因為很多分析都顯示,難!最樂觀的結果也是,頂多能推着P13A飛到亞音速而已。

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因為發動機的推力是一部分,它那奇葩的機身造型會是阻礙其超音速的另一部分了。就這肥頭大耳的樣子也能超音速。我只能說,那會兒的工程師對空氣動力學的理解真的是很膚淺。雖然,P13A的模型通過了風洞測試,而且還是挺高速的風洞測試,並且其全尺寸的滑翔機版本,木製的DM-1也成功的進行了飛行測試。但是,根據我們今天掌握的知識,它那渾厚的機身和粗壯的機翼所帶來的阻力,是絕跨不了音速這一關的。當然,雖然它自己跨不過音速,但是從此開始的對空氣動力學和機身截面方面的研究,卻為現代飛機的設計打開了一道大門。我們可以看到一條清晰的,自它開始的飛進化之路:P13A,XF-92A、YF-102和F-102A,在此過程中,美國人又從德國人那兒,學到了不少。

最後,再補充一條,幸好P13A沒有真的飛上天空,否則,飛行員可能根本就hold不住它。因為作為一架高速攔截機,它居然沒有動力飛行控制裝置,這幾個舵,全靠飛行員用自己的手勁去壓。省錢,我是理解的,但是那個時候的德軍飛行員,能有幾個能夠壯到可以用肌肉去PK氣流呢。所以,就算只是讓它對着敵人的轟炸機飛,也並不是一件簡單的事嘛。

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