找一輛布加迪,把它的變速箱焊死,全程只用1檔,再把油門踩到底!
恭喜你,你完美復刻了1930年代最先進飛機的真實處境。
因為,哪怕那時人們已經造出了1000匹馬力的引擎,但面對的卻是一個無法改變槳距的固定螺旋槳。
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它有什么問題呢?簡而言之,就是“魚和熊掌”的矛盾:槳距小,適合起飛,但上天就空轉;槳距大,適合巡航,但起飛就熄火。所以大家只能妥協做一個“中庸”的螺旋槳,起飛慢,極速低,白白浪費了發動機40%的動力。
航空界,急需一位英雄。
而他,就是天才工程師弗蘭克·考德維爾,他說,我要讓螺旋槳的角度,可以變化。
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這在當時,是一件不可能的任務。因為高速旋轉的螺旋槳,會讓每一片槳葉都承受幾十噸的離心力。在這種狀態下,精確地、同步地、反復地去“擰動”槳葉角度,光是聽起來就像是在作死。
但考德維爾就是不信邪。他采用了一個非常大膽的思路:不用齒輪,不用電機,直接用發動機自己的機油。他在槳轂內部設計了一個液壓活塞,通過空心曲軸把高壓機油送進去。活塞前后移動,通過連桿機構把“直線運動”翻譯成“旋轉運動”,在螺旋槳瘋狂旋轉時,像擰手腕一樣,精確地改變槳葉角度。
更巧妙的是,他還利用了離心力本身。他在槳葉根部加上配重,讓離心力天然地“偏向”某一個角度;而液壓油則從反方向進行拉扯。兩種巨大力量相互制衡,反而讓系統變得穩定、可控,這才是老派工程師馴服自然的智慧。
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當然一開始,這套系統是手動的,相當于飛機的“手動擋”。飛行員起飛時把槳距調小,上天后再調大,性能立刻暴漲。波音247客機,正是靠這套螺旋槳,才從“飛不起來的廢材”,變成了第一代現代客機。
但考德維爾并不滿足。他知道,在真正的空戰中,飛行員沒有多余精力去當變速箱。
于是,他做出了真正封神的一步——恒速螺旋槳。
在發動機前端,他裝上了一個純機械調速器,里面是幾顆跟著轉速一起旋轉的金屬飛錘。轉速一高,飛錘被甩開,打開油閥,機油進入槳轂,槳葉自動變陡;轉速一低,飛錘回收,油壓釋放,槳葉自動變平。它全程靠力學自洽,讓螺旋槳“自己思考”,自動把發動機鎖在最理想的轉速區間。這意味飛機可以在爬升、俯沖、轉彎中,全程把油門踩死;意味著發動機不再被憋死,也不會被拉爆;意味著同樣的引擎,突然就多出了三四成的有效性能。
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這不是小改進,這是物種躍遷。
二戰前夕,德國戰機率先大規模裝備了這套技術,而英國的噴火式,卻還在用固定槳,或者是兩檔槳。結果很殘酷:德國飛機爬得更快,俯沖更狠,英國飛行員卻不得不在關鍵時刻收油保命。
直到1940年,不列顛空戰前夕,英國才緊急為上千架戰機加裝考德維爾體系的恒速螺旋槳,空戰規則才有了機會被改寫。
到這兒,你以為考德維爾的瘋狂腦洞就結束了嗎?沒有!
因為多發轟炸機又暴露出一個致命問題:一臺發動機被擊毀后,螺旋槳會被氣流強行帶著轉,變成一個巨大的“空氣剎車”,足以把整架飛機拖進失控翻滾。于是,他發明了順槳系統。按下按鈕,電泵強行把槳葉擰到90度,側著對風,阻力瞬間消失。無數本該墜海的轟炸機,就這樣拖著傷腿飛回了基地。
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戰爭結束,噴氣時代到來,螺旋槳卻并沒有被淘汰。在現代運輸機、支線客機的螺旋槳中,依然在用著考德維爾那套思路——只不過把機械調速,換成了計算機控制。結構沒變,邏輯也沒變。
只是在大眾敘事里,弗蘭克·考德維爾很少出現。他沒造發動機,也沒設計出飛機的外形。但正是他,讓動力第一次真正“握住”了空氣。
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