在二战狗斗中,德国飞行员有一招非常损,他们会在英国飞行员追击自己时,突然俯冲,从而让对方陷入一个两难的境地——追还是不追呢?



尤其是当对方驾驶的是一架著名的喷火式战斗机时。为什么?



大家好我是火箭叔,因为双方此时都知道,喷火式战机,有一个致命缺陷——它用了化油器。

好吧,化油器,我先做一个调查:知道或者听说过它的,请扣1;完全不知道这是个什么玩意儿的请扣2。

这确实是一个老东西了,但它却是每一台内燃机中不可或缺的一样关键零件......至少在没有被替代之前。因为它负责为内燃机解决一个基本问题:如何尽可能均匀的混合燃料与空气。



这听起来很简单对不对,但是它其实要同时完成两个任务。一,以正确的比例混合燃料和空气;二、还要让这团可燃物结合得足够充分。并且,这个玩意儿还是纯机械的。好,那它到底是怎么工作的?



我简单给你介绍一下:化油器一般位于发动机的气缸盖上,夹在空气滤清器和进气歧管之间。由节气阀、文丘里管、油门阀和浮子室这几样关键部件组成。在发动机的每一次进气行程中,空气会通过节气阀流过文丘里管,在这里被加速并形成负压。这是一个纯粹的物理魔法,因为文丘里管本质上只是一根管子中间收缩变窄的部分,没有任何的活动部件,利用的是伯努利原理。而此处的负压,正好就将燃料从浮子室吸入喷嘴,形成细小的雾状喷雾与空气完美融合在了一起。



在快速气流的吹动下,它们穿过油门阀进入气缸,为即将到来的燃烧做好准备。而空气、燃料的混合比例可以通过开关节气阀和油门阀这两个阀门来调节——节气阀负责有多少空气能进入化油器,油门阀则负责有多少空气燃料的混合物能进入气缸。这里有一个关键点请你记住,因为后面的故事跟它有关:为了帮助发动机更顺利的启动,节气阀一开始一般会关闭,这样能进一步降低文丘里管内的压力,从浮子室吸取更多的燃料,从而生成更浓的空气燃料混合物。



但是,过浓的燃油混合物也会导致发动机熄火,所以在启动后要尽量避免。记住了吗。



好,最后我们再把目光集中到浮子室,当燃料被吸入文丘里管后,这里的液面稍稍下降,浮子也跟着下降了一点点,刚刚好就松开了作为阀门的顶针,于是更多的燃料在重力的作用下进入浮子室,恰好补充了刚才的消耗,使浮子室内燃料的液面维持在一个稳定的水平。而此时的化油器,也已经准备好进入下一个循环了。





那它怎么就成了喷火式战机的致命缺陷了呢?怪就怪在喷火式的机动性太强,可以跟重力反着来。当它进入负G俯冲,燃料就会被迫推到浮子室的顶部,导致第一次动力丧失,因为燃料无法进入发动机,但浮子却被迫下沉,打开了针形阀,反而让更多燃料进入了浮子室。



如果这种机动持续得太久,浮子室里面的燃料过多,就会导致空气燃料混合物过浓,进而把发动机给闷熄火,甚至还无法重新启动了。

这个缺陷,很快就被德国飞行员意识到,并利用上了。他们驾驶bf-109专门引诱喷火式跟着他们一起俯冲,从而为自己制造优势。欸,为什么bf-109不怕熄火呢?因为跟英国人不同,他们为航空发动机配置的,是燃油喷射系统——它不靠重力,而是靠超200倍大气压的高压油泵,直接将燃料精准注入到燃烧室里。



控制这一切的核心是一个带螺旋凹槽的金属柱塞——当凸轮驱动它旋转时,凹槽与出口的对位时间决定了喷油量。这种主动供油方式不受飞行姿态影响,甚至能在引擎进气阀与排气阀同时开启的瞬间,即阀重叠阶段,精准避开燃油浪费,将燃烧效率提升15%。不得不说,玩精密还得是德国人。

但是,英国并非完全没有意识到燃油喷射的优势。其实早在1932年,就有英国公司通过实验证明该技术的突破了。可官方报告却得出了与之相反的结论——当时主导这一研究的皇家航空研究院的莫利博士坚持认为,化油器只要通过添加防冻酒精就能解决所有问题,并声称燃油喷射的复杂结构"不适合量产"。这离大谱的结论到底是怎么得出的,总结起来有以下三点:一是测试方法的缺陷,英国实验室仅用单缸引擎测试,所以没有能发现燃油喷射在多缸引擎中均衡供油的核心优势;二是决策惯性,罗罗等重要的航空发动机企业已投入数百万英镑建设化油器生产线,而技术转型显然需要颠覆性的勇气;第三是战术短视,当时英国空军主要的假想敌是水平轰炸机群,并未预见空战会演变为需要剧烈机动的"狗斗"模式,自然就不会把化油器的缺陷放在心上了。

当1940年不列颠空战爆发时,喷火战斗机每分钟都在为这个错误付出代价。





好了,这就是化油器跟喷火式的故事了。它告诉我们,对技术路线的选择也许并不只是个单纯的工程问题,还是个可能会赌上国家命运的战略抉择。你认为类似的选择,现在都有哪些,留言参与讨论吧。

我是火箭叔,别停下,去探索!

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