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航空燃料和燃料系统

在他们的整个历史中,人们一直试图飞行。一旦人们学会控制飞机,他们就不得不使用各种发动机。使用以石油为燃料的发动机导致世界石油储备不可避免地减少。因此,应探讨燃料系统的历史,以确定其未来发展的最有效方向。

第一个航空燃料供应系统的例子可以考虑蒙哥尔斐尔兄弟(brothers Montgolfier)在1783年将飞机升空的气球中的热空气供给器。同时,热空气的生产是通过在气球正下方的一个特制的荷兰烤箱(Welshans,2013年)。直到将近100年后,研究人员才在飞机燃料系统的发展上实现了突飞猛进的发展。1852年,吉法德制造了一个由蒸汽机驱动的螺旋桨控制的浮空器(Welshans,2013)。然而,蒸汽机的功率太小,飞机甚至无法克服风力。

1872年在布鲁恩,德国技术人员保罗·亨利恩(Paul Henleyn)独立开发了一种带有橡胶布外壳的可控浮空器(Welshans,2013)。对于发动机,他提供了Lenoir公司的燃气发动机,用于照明气体,并开发了3.6 hp的容量。这架飞机的第一次飞行是在1872年,它的速度大约是每小时19公里。

20世纪初,人们开始使用以汽油为燃料的活塞式发动机。1903年,莱特兄弟制造并测试了一架装有汽油发动机的双翼飞机(Welshans,2013年)。

F。齐柏林飞艇成功地建造了能够运送10多名乘客的飞机。他的飞船也用汽油作燃料。在1900年至1915年期间,飞机制造公司制造了100多辆飞艇(Welshans,2013年)。最后一辆车使用了迈巴赫和梅赛德斯生产的轻便强劲的发动机。其中一个重达440公斤的马力只有250公斤。第一次世界大战后,飞艇不仅在欧洲生产,而且在美国也生产。固特异齐柏林公司(Goodyear Zeppelin Corp.)的美国“Acron”在船上安装了八台迈巴赫发动机,在侧龙骨上安装了560马力的功率(Welshans,2013)。

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一些飞机的损失,显然是由于燃料质量低劣造成的,美国政府于1918年强制规定了航空汽油的规格(Welshans,2013年)。据他们说,航空燃料和其他类型的汽车燃料是分开的。从那时起,飞机发动机专用燃料的开发与发动机的改进和改进同步进行。

航空燃料开发的下一个重要步骤是在20世纪30年代发现抗爆性能并开发其测定方法(Welshans,2013)。在此期间,辛烷值为87、92和100的燃料被开发出来并被接受用于一般分配。当美国进入第二次世界大战时,主要的航空汽油辛烷值为100。

最好的活塞式飞机发动机可以提供高达750公里/小时的速度(Connors,2009)。他们不能创造更高的速度,因为大的比密度。第二次世界大战结束时出现的第一台涡轮喷气发动机使速度提高到每小时960公里。

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很难确定谁是第一台航空涡轮喷气发动机的创造者。在第一次世界大战和第二次世界大战期间,一些国家开始同时独立地开发涡轮喷气发动机。因此,我们应该研究一下德国涡轮喷气发动机的发展。

在德国,喷气发动机的开发最初是由两家独立的飞机制造商海因克尔和容克同时进行的。第一台飞机涡轮喷气发动机安装在He-178飞机上(Welshans,2013)。1939年,这架飞机成功地完成了世界上第一次使用这种航空发动机的飞行。

1939年,该公司开始研究使用Ohain(HeS-8)设计的离心泵的新发动机,以及带有轴流压缩机的HeS-30和HeS-40发动机(Welshans,2013年)。1942年,开发人员发现,具有轴流压气机特性的涡轮喷气发动机超过了离心压气机的涡轮喷气发动机。因此,关于最后一种发动机类型的进一步工作被终止。与此同时,宝马在1940年设计了一款强大的涡轮螺旋桨发动机。自20世纪30年代以来,曾格开发了冲压式喷气发动机。1941年,这台发动机的功率达到2400马力(Welshans,2013年)。

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G。沃尔特于1937年开始开发液体喷射火箭发动机(Welshans,2013年)。第一台设计为飞机主要推进系统的发动机是在单组元推进剂过氧化氢上工作的。制造商使用高锰酸钾和高锰酸钙作为催化剂。然而,这台发动机使用起来非常危险,因此,它已经完全重新设计。这台新发动机使用c-stoff(水合肼和甲醇)作为燃料。它在更高的温度下运行,推力在200-1700 kg之间(Welshans,2013)。这台发动机的进一步发展是109-509S,它有一个辅助巡航燃烧,并产生了2000公斤的最大推力。

现在,由于石油的日益短缺,人们开始寻找替代石油航空燃料的途径。未来燃料的变体如下:合成燃料、低温燃料(包括液氢)、甲烷低温燃料等(雪佛龙产品公司,2007年)。对于每种燃料类型,开发人员还设计和研究飞机发动机。

结论

在整个历史上,人们一直在尝试飞行。首先,他们在1783年用蒙哥尔菲的气球爬上了天空。从那时起,飞机结构和控制系统的改进开始了。飞机在空中的控制是通过不断发展的各种发动机来实现的。

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