找一辆布加迪,把它的变速箱焊死,全程只用1档,再把油门踩到底!
恭喜你,你完美复刻了1930年代最先进飞机的真实处境。
因为,哪怕那时人们已经造出了1000匹马力的引擎,但面对的却是一个无法改变桨距的固定螺旋桨。
它有什么问题呢?简而言之,就是“鱼和熊掌”的矛盾:桨距小,适合起飞,但上天就空转;桨距大,适合巡航,但起飞就熄火。所以大家只能妥协做一个“中庸”的螺旋桨,起飞慢,极速低,白白浪费了发动机40%的动力。
航空界,急需一位英雄。
而他,就是天才工程师弗兰克·考德维尔,他说,我要让螺旋桨的角度,可以变化。
这在当时,是一件不可能的任务。因为高速旋转的螺旋桨,会让每一片桨叶都承受几十吨的离心力。在这种状态下,精确地、同步地、反复地去“拧动”桨叶角度,光是听起来就像是在作死。
但考德维尔就是不信邪。他采用了一个非常大胆的思路:不用齿轮,不用电机,直接用发动机自己的机油。他在桨毂内部设计了一个液压活塞,通过空心曲轴把高压机油送进去。活塞前后移动,通过连杆机构把“直线运动”翻译成“旋转运动”,在螺旋桨疯狂旋转时,像拧手腕一样,精确地改变桨叶角度。
更巧妙的是,他还利用了离心力本身。他在桨叶根部加上配重,让离心力天然地“偏向”某一个角度;而液压油则从反方向进行拉扯。两种巨大力量相互制衡,反而让系统变得稳定、可控,这才是老派工程师驯服自然的智慧。
当然一开始,这套系统是手动的,相当于飞机的“手动挡”。飞行员起飞时把桨距调小,上天后再调大,性能立刻暴涨。波音247客机,正是靠这套螺旋桨,才从“飞不起来的废材”,变成了第一代现代客机。
但考德维尔并不满足。他知道,在真正的空战中,飞行员没有多余精力去当变速箱。
于是,他做出了真正封神的一步——恒速螺旋桨。
在发动机前端,他装上了一个纯机械调速器,里面是几颗跟着转速一起旋转的金属飞锤。转速一高,飞锤被甩开,打开油阀,机油进入桨毂,桨叶自动变陡;转速一低,飞锤回收,油压释放,桨叶自动变平。它全程靠力学自洽,让螺旋桨“自己思考”,自动把发动机锁在最理想的转速区间。这意味飞机可以在爬升、俯冲、转弯中,全程把油门踩死;意味着发动机不再被憋死,也不会被拉爆;意味着同样的引擎,突然就多出了三四成的有效性能。
这不是小改进,这是物种跃迁。
二战前夕,德国战机率先大规模装备了这套技术,而英国的喷火式,却还在用固定桨,或者是两档桨。结果很残酷:德国飞机爬得更快,俯冲更狠,英国飞行员却不得不在关键时刻收油保命。
直到1940年,不列颠空战前夕,英国才紧急为上千架战机加装考德维尔体系的恒速螺旋桨,空战规则才有了机会被改写。
到这儿,你以为考德维尔的疯狂脑洞就结束了吗?没有!
因为多发轰炸机又暴露出一个致命问题:一台发动机被击毁后,螺旋桨会被气流强行带着转,变成一个巨大的“空气刹车”,足以把整架飞机拖进失控翻滚。于是,他发明了顺桨系统。按下按钮,电泵强行把桨叶拧到90度,侧着对风,阻力瞬间消失。无数本该坠海的轰炸机,就这样拖着伤腿飞回了基地。
战争结束,喷气时代到来,螺旋桨却并没有被淘汰。在现代运输机、支线客机的螺旋桨中,依然在用着考德维尔那套思路——只不过把机械调速,换成了计算机控制。结构没变,逻辑也没变。
只是在大众叙事里,弗兰克·考德维尔很少出现。他没造发动机,也没设计出飞机的外形。但正是他,让动力第一次真正“握住”了空气。
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