第五十五章 气冷与液冷（1 / 2）

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“航空飞行器的发动机并不是指一个机器，它是一个系统的简称，它由发动机、推进剂或燃料系统组成，伴有保证发动机正常有效工作所必须的零部件，比如一系列附件、导管、仪表和在飞行器上固定的一些装置。但因为它的目的是在于持续有效的为飞行器提供动力，所以我们可以将之简称为发动机，它也是飞行器的核心，重要性如同心脏之于人类。”

年当第一台汽油内燃机即活塞式发动机的问世，为第一架飞机的试飞成功奠定了坚实的基础，让人类的飞行梦逐步得以实现。随着技术的不断发展和进步，航天技术演变至今，已经能让飞机成为战争中不可或缺的主角，侦查、空战、轰炸、运输等等，飞机为人类的生活开辟了新的领域，为工业时代带来了新的一个技术制高点，谁能牢牢占据这个新兴的制高点，谁就能在工业时代甚至更长远时间里鹤立鸡群傲视天下……”

张宇一直以来都不擅长演说，即便今天是中国航空工业集团航空动力公司成立的大日子，他收罗了肚子里所有的文学墨水也实在弄不出什么有名堂的演讲，只能马马虎虎吧，不过从工人激昂的表情来看，估计这样没啥文揪揪的说辞还更能打动他们。

“中国人飞入蓝天的梦自古就有，从弹天英雄冯如先生开始我们中国人就没有停止前进的步伐。当我们比冯先生拥有更好条件的时候，我们更应该做出更好的成就出来。中航动力公司，就是要为中国人的蓝天梦提供最好的、最强劲的、最有效的、最持久的澎湃动力，让我们中国人的飞机飞得更高、更远、更好。”

年4月9日，中国航空工业集团航空动力公司成为该集团首先挂牌成立的公司，选址在广西东南部的玉林市境内，是该市确立工业强市发展策略以来成立的又一家大型动力公司，之前于此成立的是中国重型工业集团的动力公司，正是因为这里已经形成了良好的动力设备制造的环境，加上便利的交通，中航动力便在此落脚了。当然公司已经挂牌成立了，所属众多工厂也就应该正式投产了。但在这之前，中航动力公司还有一则意义重大的故事值得讲述。

航空项目立项之后不久，关于航天飞行器最核心部件之发动机，自治区工业部已经加以考虑了。就当前的工业水平而言，雄心勃勃的中航动力也只能在活塞式发动中转悠，出于技术实力和工业水平的限制，离喷气式代还有一定的距离，但是关于发动机究竟是研究气冷式还是液冷式，当初的动力研究组也有很大的争议，就好像进入了信息时代人们始终各持己见争论不已一样。

活塞式发动机是以汽油为燃料，采用多气缸四循环原理。当然也正是因此，活塞式发动机的运转速度非常之快，气缸内每秒需要点火数十次，高温高压的工作环境会使气缸的温度很高，所以活塞式发动机必须配备效率优良的冷却系统。

冷却无非有两种方式而已，用冷却液的循环蒸发带走热量即液冷式，用高速气流的冷却效应带走热量即气冷式。

为此，液冷式发动机气缸呈直线或V形排列，发动机机体外壳内设有散热套，让具有一定压力的冷却液在套中循环流动带走热量。这样一来液冷式发动机的冷却系统就显得比较复杂了，包括水箱、水泵、散热器、管路系统等等，继而给发动机带来不小的负重。

然而气冷式发动机直接是以曲轴为中心，排成星形，气缸外面有很多的散热片，飞行时产生的高速气流可将汽缸壁的热量散去，继而达到冷却的目的，故又称之为气冷式星形发动机。

自治一心一意要发展航空事业，无非就是为了在军事方面有所建树，民用基本都是运输的要求而已，后者的刺激倒是其次，所以自治区最大的目的就是为了发展军事方面优秀的飞行器，只要能军用方面优秀了，民用的经济效益可以很容易解决。

由此，到了最后研究方向的争论进入了白热化阶段。更高的航空要求继而要让活塞式发动机应该具有马力大、重量轻、可靠性好、迎风面积小等等特点，要实现这些个要求无非就只有几个手段，增大缸径、增加缸数、增大冲程、增加机械或涡轮增压装置。航空动力研究组迅速为了各自的意见而分为两对立组织，一个坚持要以气冷为主，另一个当崇尚液冷了。

气冷组的经过一定研究后坚定地认为，对于气冷式而言肯定是走星形发动机这条路。而由于整个发动机的正面将暴露在迎风气流里，在气缸体上安装大量的散热片，就成为理想的气冷的格局，所以星形发动机基本上都是气冷的，星形布置也成了气冷式的唯一选择。

为了获得足够的马力，可以在增加汽缸数和气缸口径上做文章。汽缸数很多时候由于发动机正面有限而不能布置太多，增加太多的缸数肯定会很困难。增加缸径也有相同的问题，但他们通过技术资料发现增加星形的层数不失为一个好办法。

如果单层星形有7个气缸，双层就是14个气缸，这样计算下去可以让发动机有三层甚至四层星形，继而能有二十几个、四十几个气缸。如此一来可以根据不同的动力需求而选择不同的汽缸数和星形层，无论马力的大小要求，制造出三四千马力的发动机都不再是梦。

不过他们这样的设想同样有问题，多层星形布置后，排在后面的层次会有很严重的冷却问题。流过的空气已经在前面被加热了，到了后面已经是高温气体，冷却效果要严重下降。如果不对后面的层次作特别的补偿，后层气缸的寿命和马力都会受到损失。

如果选择增大冲程是另作为增加有效马力的方法，但增加冲程会迅速增加迎风面积，毕竟迎风面积按半径的平方增加，而阻力和迎风面积成正比，而且活塞式发动机靠燃烧生热做功，所以燃烧温度越高，单位体积的出力就越大。靠发动机材料的耐热性硬抗这样的高温是不现实的，需要采用更好更实际的冷却技术以降低缸体温度、延长寿命，否则气冷组是扛不住液冷组的挑衅的。

对于液冷组而言，他们深知对方有利的条件。气冷发动机是直接利用流过发动机的自然环境空气进行冷却缸体，在一定程度上，气冷发动机可在缸体上安装很多散热片，有效增加散热面积。也就是说气冷发动机的散热片的面积不达到所谓的极限，散热的效率是非常可观的。换句话说就是如果星形的层数不多，而且缸体数目也一定，采用气冷方式可以获得非常好的动力输出同时也能保证冷却效果的绝佳状态。

这对液冷组而言可谓是一个不大不小的挑战，但气冷本质上的冷却效率不高，即便气冷组通过各种手段让多缸体多层数的大马力气冷发动机，获得了一定的实际使用能力，液冷组也最多失去的是应用于运输类型的飞机发动机，他们不能在作战性质飞机亦战斗机上让液冷式发动机毫无作为。

液冷的主要利器无非就是利用冷却物质，如冷却水、专用冷却油等流经缸体壁，将热量带离发动机，然后通过专用的散热器将热量释放到空气中。冷却物质的导热系数大大高于空气，有利于传热，可以有效地将大量热量带离发动机，继而能容许发动机达到更高的工作温度，有利于提高单位体积马力，并容易使缸体温度达到高度均匀，改善发动机工作条件，延长发动机寿命。

散热器的设计对液冷组乃至他们背后的技术团队而言并不是难点，他们有足够的自信能够制造出可以不受发动机缸体形状、布置的限制，而需采用大量长而窄的散热片。甚至需要的话，还可以让冷却水管在散热片组之间来回盘旋，组成多程换热器，非常有利于大大提高散热效率，后者的散热效率必将大大高于直接和缸体相连的散热片。

水冷的传热效率高于气冷，冷却性能跟更好，这是不争的事实也是液冷组的优势。但水冷需要额外的管路和散热器，让生产制造更复杂、养护更繁琐，这是相对于气冷的一大缺点，而且从欧洲方面的液冷发动机应用而言，冷却水泄露还是一个不小的问题。