从1903年莱特兄弟发明的第一架飞机开始,这种能够在天上翱翔的机器就是以汽油为燃料的,为什么飞机一定要烧油,而不能烧煤炭呢?
一个显而易见的原因就是煤炭的能量密度不够。飞机之所以能够在天空上飞行,靠的是机翼上下表面压力差所产生的升力,而升力的大小与飞机的速度存在着密切的关系,而想要速度足够快,自然就要使用能量密度高的燃料了。在常见的各种燃料之中,天然气的能量密度是最高的,其次是汽油,再次是柴油,后面依次是未经加工的原油、生物柴油和乙醇。
至于煤炭嘛,在化石燃料中的能量密度可以说是垫底的,即便将所有的常规燃料都算上,唯一比煤炭能量密度更低的就是柴火。
能量密度是一个问题,另一个问题则在于燃烧本身。飞机发动机的效率取决于燃料的燃烧效率,而燃料要想高效燃烧就必须要与空气充分混合,可是煤炭恰恰是固体,固体不能喷射,自然也就不能与空气充分混合,所以也就无法实现高效燃烧。如此看来,煤炭终归是上不了天的,然而世事无绝对,历史上还真就有一架烧煤的飞机,而且理论上还是个超音速。
这架烧煤的飞机就是“利比希P13A”,它诞生于第二次世界大战末期。
1944年,此时对于德国而言,可谓是四面楚歌,南面失去了对非洲的控制权,海上又被盟军封锁,西线要面对登陆盟军的猛攻,东线又被苏联打得节节败退。可以说此时的德国在各个方面都已经失去了翻盘的可能,只能寄希望于新武器能够带来些许转机。什么样的新武器能够挽救德国呢?那必须是不耗能源、威力巨大、还要操作简便。
有这样的武器吗?有,亚历山大·利比希拿出了他压箱底的设计:利比希P13A,超音速截击机。
首先,这架飞机不需要石油,它使用价格便宜量又足的煤炭作为燃料;其次,威力巨大,以超音速撞击敌人,一击摧毁目标;第三,操作简单,因为不需要使用武器攻击敌机,只需要开着飞机往上撞就行了,所以只要学两天,能把飞机开上天就能用。可见,利比希设计的这架飞机的确很适合二战末期的德国,但问题是煤炭这种不适用于飞机的燃料,为什么却能用在这架飞机上呢?
煤炭的能量密度低,这是无法改变的事情,但对于石油已经捉襟见肘的德国而言,这已经是最好的选择了。
既然煤炭的能量密度无法改变,那么就要设法提高煤炭的燃烧效率。固体形态是煤炭的短板,虽然没有办法把煤炭变为液体,但却可以把它变为粉末。相比大块的煤炭而言,粉末的燃烧效率就要高很多了,而且利比希并不是把这些煤炭粉末直接放置在进气口后面,而是将它们放置在一个沿着垂直轴不断旋转的滚动中。
这个滚筒的旋转速度很快,每秒钟就会旋转一周,这样一来就可以为飞机的冲压发动机提供富含燃料的混合气体了。
你没有看错,利比希设计的这架超音速截击机使用的竟然是冲压发动机,因为这个东西虽然个头大,但是结构简单,符合成本低廉、生产便捷的基本诉求。最终,利比希P13A通过了风洞试验,也完成了地面测试,但还没等它真正飞上天,德国就战败了,所以这架理论上能够超越音速的煤炭飞机到底能不能真的超音速,也就成为了一个迷。不过大概率应该是不行的,因为它的外型太过厚重,以现在的视角来看,不太符合空气动力学原理。
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