從1903年萊特兄弟發明的第一架飛機開始,這種能夠在天上翱翔的機器就是以汽油為燃料的,為什么飛機一定要燒油,而不能燒煤炭呢?
一個顯而易見的原因就是煤炭的能量密度不夠。飛機之所以能夠在天空上飛行,靠的是機翼上下表面壓力差所產生的升力,而升力的大小與飛機的速度存在著密切的關系,而想要速度足夠快,自然就要使用能量密度高的燃料了。在常見的各種燃料之中,天然氣的能量密度是最高的,其次是汽油,再次是柴油,后面依次是未經加工的原油、生物柴油和乙醇。
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至于煤炭嘛,在化石燃料中的能量密度可以說是墊底的,即便將所有的常規燃料都算上,唯一比煤炭能量密度更低的就是柴火。
能量密度是一個問題,另一個問題則在于燃燒本身。飛機發動機的效率取決于燃料的燃燒效率,而燃料要想高效燃燒就必須要與空氣充分混合,可是煤炭恰恰是固體,固體不能噴射,自然也就不能與空氣充分混合,所以也就無法實現高效燃燒。如此看來,煤炭終歸是上不了天的,然而世事無絕對,歷史上還真就有一架燒煤的飛機,而且理論上還是個超音速。
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這架燒煤的飛機就是“利比希P13A”,它誕生于第二次世界大戰末期。
1944年,此時對于德國而言,可謂是四面楚歌,南面失去了對非洲的控制權,海上又被盟軍封鎖,西線要面對登陸盟軍的猛攻,東線又被蘇聯打得節節敗退。可以說此時的德國在各個方面都已經失去了翻盤的可能,只能寄希望于新武器能夠帶來些許轉機。什么樣的新武器能夠挽救德國呢?那必須是不耗能源、威力巨大、還要操作簡便。
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有這樣的武器嗎?有,亞歷山大·利比希拿出了他壓箱底的設計:利比希P13A,超音速截擊機。
首先,這架飛機不需要石油,它使用價格便宜量又足的煤炭作為燃料;其次,威力巨大,以超音速撞擊敵人,一擊摧毀目標;第三,操作簡單,因為不需要使用武器攻擊敵機,只需要開著飛機往上撞就行了,所以只要學兩天,能把飛機開上天就能用。可見,利比希設計的這架飛機的確很適合二戰末期的德國,但問題是煤炭這種不適用于飛機的燃料,為什么卻能用在這架飛機上呢?
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煤炭的能量密度低,這是無法改變的事情,但對于石油已經捉襟見肘的德國而言,這已經是最好的選擇了。
既然煤炭的能量密度無法改變,那么就要設法提高煤炭的燃燒效率。固體形態是煤炭的短板,雖然沒有辦法把煤炭變為液體,但卻可以把它變為粉末。相比大塊的煤炭而言,粉末的燃燒效率就要高很多了,而且利比希并不是把這些煤炭粉末直接放置在進氣口后面,而是將它們放置在一個沿著垂直軸不斷旋轉的滾動中。
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這個滾筒的旋轉速度很快,每秒鐘就會旋轉一周,這樣一來就可以為飛機的沖壓發動機提供富含燃料的混合氣體了。
你沒有看錯,利比希設計的這架超音速截擊機使用的竟然是沖壓發動機,因為這個東西雖然個頭大,但是結構簡單,符合成本低廉、生產便捷的基本訴求。最終,利比希P13A通過了風洞試驗,也完成了地面測試,但還沒等它真正飛上天,德國就戰敗了,所以這架理論上能夠超越音速的煤炭飛機到底能不能真的超音速,也就成為了一個迷。不過大概率應該是不行的,因為它的外型太過厚重,以現在的視角來看,不太符合空氣動力學原理。
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