在21世紀(jì)。
由於一些行業(yè)壁壘旳原因,很多人一提到發(fā)動機,經(jīng)常都會往高大上的角度去想。
但實際上。
在一些航模圈中,自制航空發(fā)動機並不是什麼很稀奇的事兒,資金的位次都要排在技術(shù)前頭。
比如自制渦噴。
相關(guān)的視頻在B站上一搜都是一大把,一些極客網(wǎng)還遺留一些數(shù)據(jù)。
很多民科的家裡自制的發(fā)動機數(shù)量,都能塞滿小半個房間了。
當(dāng)然了。
或許有人會問,爲(wèi)啥DIY發(fā)動機會這麼普及呢?
這就不得不說一個萬惡之源了:
褲rtShrekling。
在1998年初。
這位工程師級的發(fā)燒友經(jīng)過無數(shù)次失敗,終於讓自己設(shè)計嗎第一款渦輪噴氣發(fā)動機成功運行,並且具備了實戰(zhàn)效果。
於是乎。
他當(dāng)年出版了一本名叫《Gastur逼neengineforairraft摸del》的書,中文名叫航模噴氣發(fā)動機。
其中他在書中公佈了一款名爲(wèi)FD3-64的發(fā)動機參數(shù),這臺機子便成爲(wèi)了以後所有DIY發(fā)動機的鼻祖。
自那以後,自制發(fā)動機的流程就差不多定了下來。
就像魚竿一樣。
隨著釣魚行業(yè)的發(fā)展,到如今這年頭,怎麼裝漁輪、串吊線、綁魚餌這些套路都是固定的。
不同的只是水滴輪還是紡車輪、上幾號線、上五克還是十克餌、空軍後去哪個菜市場買魚這些“參數(shù)計算”而已。
誠然。
後世的工業(yè)水平比宋朝要高很多,比如五軸數(shù)控加工中心以及線切割啥的很難做到。
但另一方面。
就像先前提過的那樣,徐雲(yún)定的目標(biāo)很實際,並沒想著一步登天:
首先,他設(shè)計的發(fā)動機不會一步達(dá)到量產(chǎn)級。
其次,這架飛機的使用方向就是衝著登基大典去的,壽命也就幾十個小時。
不需要考慮長效耐久、長效形變、普衆(zhòng)化的工藝以及生產(chǎn)線製取。
在有小趙的支持下,舉國之力搞出一臺發(fā)動機並不是異想天開。
至於徐雲(yún)這次要設(shè)計的發(fā)動機嘛
則是一款轉(zhuǎn)缸發(fā)動機。(注:昨天算推力算糊塗了,順手把涵道比寫下來了,導(dǎo)致一些朋友以爲(wèi)要搞渦扇)
轉(zhuǎn)缸發(fā)動機,也叫作星型發(fā)動機,其實也屬於活塞式發(fā)動機的一種。
不過與直列活塞發(fā)動機缸體不同的是。
轉(zhuǎn)缸式是發(fā)動機缸體圍繞輸出軸轉(zhuǎn)動,直列活塞發(fā)動機缸體相對於輸出軸是固定的。
徐雲(yún)這次自己設(shè)計的發(fā)動機模板爲(wèi)初教6,也就是一款星型氣冷9缸發(fā)動機
不過在一些方面進行了優(yōu)化,各方面都要比脈衝式噴氣發(fā)動機高一些,例如增加了葉輪的曲率等等。
具體參數(shù)如下:
壓縮比:6.1±0.1。
主連桿強度比值:1.0032
工作狀態(tài):2370rpm
活塞行程:130mm
提前點火角:29±2°
最大燃?xì)鈮毫χ?57.2kg/平方釐米。
連桿長度:235mm
曲頸旋轉(zhuǎn)半徑:63mm
活塞直徑:105mm。
最大壓力時刻曲軸偏角:13°(設(shè)燃?xì)獗l(fā)力從開始到最大值的時間爲(wèi)4/1000,第1階段佔12%,壓力提高佔20%,另一個死點是11°,我取了大值,順便一提,這是我9年前手搓過的一臺發(fā)動機參數(shù),實戰(zhàn)過的)
當(dāng)然了。
參數(shù)歸參數(shù),這只是其中整個機體設(shè)計過程中的一個小部分而已。
另外還有一些數(shù)據(jù),就不是徐雲(yún)一個人能完成的了。
比如橫截面推力、垂直平板的反射波壓等等。
正因如此。
他纔會向小趙討來了老賈等人協(xié)助。
科研,從來就不是一個人的事
一週後。
制器局的一塊空地上。
只見此時此刻,空地的中心處正放著一座類似鍊鐵的高爐,高度大約有四米。
高爐的側(cè)面連接著一根管道,管道上則放著老蘇自己發(fā)明出來的自吸泵。
高爐邊。
徐雲(yún)先是看了眼天空,確定沒有下雨的跡象後,轉(zhuǎn)身對齊格飛問道:
“齊師傅,設(shè)備準(zhǔn)備的怎麼樣了?”
齊格飛抹了把額頭上的汗珠,勻了勻氣息,說道:
“王公子,您放心吧,小老昨兒帶人檢查了數(shù)遍,還試著啓動過一次,設(shè)備一切皆是正常。”
徐雲(yún)又看了眼高爐,說道:
“那就好,齊師傅,這臺設(shè)備可是這次咱們的研發(fā)核心,乃是胖子裡的耳根,重中之重。”
“因此有勞你這些天多辛苦辛苦,千萬不能出現(xiàn)紕漏。”
齊格飛聞言頓時一挺胸,精氣神十足的道:
“您放心吧,莪這些天就住在這兒了,哪都不去,保證完成任務(wù)!”
徐雲(yún)這才放心的點了點頭。
在這次的建造過程中,有兩個同名的環(huán)節(jié)必不可缺:
一是驢。
二則是鋁。
沒錯。
鋁。
鋁及鋁合金,是可目前應(yīng)用最廣泛之飛機制造材料。
衆(zhòng)所周知。
在普通鋁中加入少量Cu和Mg後,鋁的內(nèi)部會形成一種稱爲(wèi)拉維斯相的MgCu2微小晶粒。
其分散在鋁中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小,形成所謂“堅鋁”,是製造飛機機體和發(fā)動機機匣的重要材料。
當(dāng)然了。
從便捷角度出發(fā),發(fā)動機其實可以用鑄鐵來勉強應(yīng)付一下。
畢竟後世鑄鐵發(fā)動機相當(dāng)常見,成本也會更低一點兒。
但考慮到宋朝工藝水平的問題,機體的性能本就縮減了不少,已經(jīng)到了很簡陋的程度。
因此處於性能方面考慮,徐雲(yún)還是準(zhǔn)備用鋁+陶瓷的組合進行設(shè)計,增強一些穩(wěn)定性。
但這樣一來,一個問題便出現(xiàn)了:
鋁是一種古代極其少見的金屬,自然界中很難找到鋁單質(zhì)。
按照正常歷史。
要到1827年,德國的韋勒纔會把鉀和無水氯化鋁共熱,製得金屬鋁。
後世製取鋁的方式主要靠電解,也就是冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。
其中熔融冰晶石是溶劑,氧化鋁作爲(wèi)溶質(zhì)。
以碳素體作爲(wèi)陽極,鋁液作爲(wèi)陰極。
通入強大的直流電後,在950℃-970℃下可以製取金屬鋁。
不過這種做法需要大量的直流電,並且還需要一系列的伴生環(huán)節(jié)。
以徐雲(yún)手搓出的發(fā)電機功率來說,根本無法達(dá)到這種效果。
因此考慮再三,他最終打算用另一種方式制鋁。
這種工藝是在鍊銅鐵的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,需要用到銅、碳和鋁礬土。
其主要化學(xué)反應(yīng)式爲(wèi):
高溫下3Cu+Al2O3=3CuO+2Al。
密閉環(huán)境下CuO+C=Cu+CO。
看到這兒,可能有些同學(xué)會奇怪。
不對啊。
這是一個有違現(xiàn)代化學(xué)理論的反應(yīng)式吧?
因爲(wèi)鋁的化學(xué)性質(zhì)遠(yuǎn)比銅活潑,鋁不可能失去氧原子而將氧原子給予銅,因此這個反應(yīng)式是完全錯誤的。
實際上呢。
這個反應(yīng)有個前置條件:
在一個沒有遊離態(tài)氧的密閉的耐高溫的容器中,把銅和Al2O3至於其中,加熱使其溫度上升至鋁的沸點。
此時,會有很少量的Al2O3能瞬間失去氧而變成鋁蒸氣,及時脫離處於融融狀態(tài)下的銅、氧化鋁的混合物的表面而逸出。
此時處於融融狀態(tài)下的銅,便會不得不接受氧而變成氧化銅。
因此若能及時開啓密閉容器上面的小通道,讓鋁蒸氣不失時機地流往另一個沒有氧的密閉的容器中,再降溫即可得到單質(zhì)狀態(tài)的鋁。
考慮到鋁的沸點是2467℃,遠(yuǎn)超過哪怕是鍊鐵高爐的1600度,這些天徐雲(yún)又用乙醇製取出了乙炔。
你看,最開始的酒精和鹽酸又有了用處。
視線再回歸現(xiàn)實。
一切準(zhǔn)備就緒後。
徐雲(yún)看向了齊格飛,說道:
“齊師傅,開始吧。”
齊格飛朝他一點頭,親自走到了爐頭邊,對著低拱入口點起了火。
供乙炔燃燒的氧氣依舊是與鍊鐵時一樣,來自加熱高錳酸鉀的工業(yè)化製取。
乙炔在氧氣中燃燒時可以達(dá)到3600度,因此很快,設(shè)備中便有鋁蒸汽生產(chǎn)了。
鋁蒸汽在老蘇發(fā)明的自吸泵的引導(dǎo)下升入通道,通道周圍則有著冰塊進行降溫。
別問冰塊哪裡來的,還記得當(dāng)初的酸梅湯嗎?
大概半個時辰後。
隨著反應(yīng)的進行,另一個容器中出現(xiàn)了這個時代極其少見的
金屬鋁。
不過眼下的金屬鋁只有一小團,距離徐雲(yún)所需的要求還差遠(yuǎn)遠(yuǎn)一大截。
因此在將現(xiàn)場交給齊格飛後。
徐雲(yún)便告辭離開,來到了制器局的另一個別院
注:
還記得當(dāng)初我說過的話嗎,每個出現(xiàn)的物品在收尾階段都會用到,這就是爲(wèi)什麼主角前面要那麼麻煩的答案,媽誒可憋死我了
等下還有一章,會晚點。
昨天有人說手搓發(fā)電機很扯,但問題是我真手搓過啊
我都把原理還有材料的製取過程寫的這麼清楚了,說我扯淡可以,但至少把哪裡扯說出來嘛。
某些人張口就是說情節(jié)扯淡,叫他說哪裡有問題又說不出來,合著凡是超過了自己認(rèn)知的概念就是扯唄?
兩個讀者羣加起來一千多的讀者,四五個博士,二三十個研究生,經(jīng)常私聊我討論一些問題。
我不敢說我書寫的多好,但至少我能保證我輸出的知識都是正確的,否則這本書也不會有現(xiàn)在這成績了。
說道成績就順便和大家說一聲,這本書已經(jīng)6500均訂了,這個月漲了1000~