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现在环保人士包含一些电池车的发生者都喊着说:以传统动力为根底的发动机已无潜力可挖,未来归于纯电动。每逢听到如此天真、浅陋论调,我都不由得想笑,他们关于力气一窍不通。
当把传统动力中的化学能彻底开释后,会超乎绝大多数人类的幻想,这份力气在航天航空范畴被表现的酣畅淋漓。比方从前世界上推力最大的民用航空发动机,通用电气的GE90,它具有127900磅的最大推力,作为继任者GE9X的最大推力更抵达了134300磅。或许你对推力没有详细的概念,举个比方说GE9X的推力现已超过了美国第一代红石系列载人火箭了。再比方以EG90中心计为根底开发的LM9000燃气轮机,它的轴功率超过了10万匹马力。
当然,红石系类火箭是人类最前期的著作,现在航天发动机的才能更是常人难以幻想那般恐惧。美国从前的航天飞机上,单是高压氢、氧泵的总功率就能抵达73MW,适当差不多10万匹马力,再圈一遍要点,这仅仅泵的功率,可想而知推进器的功率了。并且它的体积仅有你家床头柜那么大,各个轴承之间没有任何的油液光滑,光滑作业是交给零下180度的液氧来完结的。
且抛开航天发动机不谈,因它们们有氧化剂加持。单说航空发动机,它们为何具有如此惊人的输出才能呢?这样从发动机的做工原理说起,轿车搭载的活塞发动机是连续做工的。一个完好的循环由吸气、紧缩、做功、排气四个冲程组成,只需“做功”冲程是向外开释能量的。以单缸发动机为例,在一个单位时刻中,只需四分之一的时刻是在做功的。
而飞机引擎,也便是咱们常说的喷气引擎,它是由压气机、焚烧室和涡轮这三大中心部件组成的。空气被紧缩之后,进入焚烧室与燃油混合被点着,高压、高热气体向后喷出带动涡轮,涡轮持续带动压气机作业,如此循环下去便是喷气引擎的根本作业原理。它是持续做功的,就像是一个火炉,只需不断补给燃料就能够了。
这儿还要阐明一点,许多人认为喷气引擎是运用牛顿第三定律,依托引擎尾端高速喷出的气体反推飞机行进的。确实,前期的涡轮喷气引擎是这个原理,但功率太低。咱们现在坐的飞机,都是涡轮电扇引擎,也便是在压气机前部安顿一个巨大的电扇,相同由后部的涡轮供给动力。电扇供给的推力占比抵达了80%以上,尾端高速气流所发生的反作用力占比现已很小了。
已然能够装置电扇,那么把电扇换成变速箱就可认为船只、车辆供给动力了。现实中,早就有船只、车辆采用了这种动力方法,比方美军的阿利·伯克级驱逐舰以及M1埃布拉姆斯主战坦克。只不过这种动力方法放在车辆、船只上不再称为喷气引擎,会换一个说法,叫做——燃气轮机,但中心部件和作业原理与飞机引擎并无二致。
阿利·伯克级驱逐舰的心脏LM2500燃气轮机,比较于它近万吨的体型发动机真的很小
喷气引擎或燃气轮机除了之前说的功率高、动力微弱之外,比较活塞引擎还有其它的长处,比方不挑食。假使给汽油引擎加柴油或许给柴油引擎加汽油,成果肯定是开不出一公里就趴窝。理论上,只需满意液体、能够焚烧这两个条件,就能够成为喷气引擎/燃气轮机的燃料,汽油、柴油、火油、酒精哪怕是香奈儿的香水都能够加。天然也就不必忧虑油品欠好,发生积碳、爆震等问题了。
跑个题,为什么飞机必定要用航空火油呢?其一,由于航空火油的热值高,也就咱们说的能量密度高,相应的发生的能量就大;其二,汽油不安稳具有挥发性,放在飞机上不安全,柴油则是由于低温流动性差,在万米高空上温度都在零下70度,而航空火油低温流动性好且没有挥发性,天然是最为适宜的挑选了。反观相同结构的燃气轮机,由于排除了温度要素,就能够定心的运用轻质柴油了。
回头说车,燃气轮机之所以没有出现在轿车上,主要是两大原因。一个是油耗问题,虽然燃气轮机在安稳工况下功率高,可是轿车根本不行能在安稳工况下行进,即使不堵车,等红绿灯总之无法防止。在泊车怠速时,燃气轮机的油耗就十分吓人了。再来举个比方,飞机除了主引擎外,在尾部还有一个辅佐动力装置(APU),它是一个很小的喷气引擎,在停机坪上为飞机供给电力,这台小引擎每小时油耗在100到200升。
再有便是燃气轮机的噪音太大,那些住在航线下的朋友都会吐槽飞机的噪音,想想看小区下如果是个停机坪会是什么成果。
但这些问题也不是肯定无法处理,还记得泰格鲁斯•腾风这个姓名么,旗下GT96 TREV概念超跑的中心动力便是一台微型燃气轮机。为了处理功率问题,GT96 TREV的做法是加入了电机,让它成为一台混合动力车型。这款车和现在的增程式混合动力思路相同,燃气轮机只作为发电机并不参加驱动,如此在怠速时可认为电池充电,能量并没有糟蹋。
这是一个很好的思路,持续想下去还有许多的可能性,比方相似丰田THS这类动力分流式混动体系。燃气轮机参加动力输出,但由电机来调控,让燃气轮机一直处于最高效的工作区间。别的,当面临最大动力恳求时,还能够规划一套直连体系,让燃气轮机直接驱动车轮,正好发挥它的优势。
写在最终
传统燃料的潜力远比咱们幻想的大,把燃气轮机放在轿车里仅仅其间的一个方向。即使往复活塞式引擎也是有很大潜力能够发掘的,现在许多车企都能做出挨近/抵达40%热功率的引擎了,而在实验室中现已有50%热功率的引擎诞生,未来便是怎样扩宽和量产这些高热功率引擎的问题。
再看看电池车那不幸的能量密度和极端低效的能量补给方法,怎样可能是未来趋势呢。
(转自新车新技术)