汽車工業向航空工業取經學習不是一天兩天了,如今汽車上相當常見的渦輪增壓器,就是從飛機上學來的。
高空稀薄的空氣使得發動機得不到充足氧氣,限制了飛機取得高空高速優勢,於是工程師們發明了廢氣渦輪增壓器,將發動機排出的廢氣廢物利用,用它帶動渦輪增壓器,使得更多空氣進入發動機進氣道,從而起到增氧提效,增加發動機輸出功率的目的。
這一招先是被賽車設計師學了去,渦輪增壓讓限定排氣量的方程式賽車可以發揮更高的功率,從而提升成績。而隨着油價越來越貴,普通民用車的設計師也開始用上了這一招,既能夠增加發動機出力提升加速性能,還能夠促進燃燒降低污染物排放,算是相當有性價比的一個設計了。
當然,渦輪增壓也不是沒有缺點,首先高溫廢氣在增壓器裡走一遭,除了被回收一部分動能,同樣有一部分廢熱也被“回收”了,導致增壓器以及進氣溫度增加,前者帶來一些安全隱患,後者降低發動機效率,需要添加進氣冷卻器,帶來更多的成本。所以通常只有動力疲軟的小排量車才標配渦輪增壓,跑車等大排量車都是自然吸氣。
隨着飛機進入噴氣時代,也有人嘗試着把燃氣輪機搬到地面上來。
噴氣發動機已經有80年以上的歷史,其中最大家族便是燃氣輪機,擁有多種不同用途的品種。其中渦噴高速性能好,主要是戰鬥機在用,渦扇加強了低速性能,大型民航以及大部分戰鬥機都用它,渦槳速度更慢更省錢,深受支線客機以及運輸機的喜愛,槳扇結合渦槳與渦扇優點,理論上最強,但是一來需要專門的高速螺旋槳,二來螺旋槳顯得很,導致全世界只有前蘇聯的安70運輸機一家用上了它,後者翅膀上的兩層cv-27對轉槳扇非常顯眼,很有辨識度。
而要是把渦槳發動機的螺旋槳換成別的,就成了渦軸發動機,可以用來驅動直升機旋翼,或者用來發電。
那種挑戰地面急速的“火箭車”,用的就是渦噴發動機,它們尖細的車身在高速疾馳時總是拖着長長的火焰尾巴,非常的醒目拉風。
只是因爲速度實在太快,這種時速可以超過一千公里的汽車並不具有實用性,只能在專門的試車場,或者一望無際的平坦沙地上疾馳一小會兒過過癮,拍了視頻破了記錄基本上就久放車庫了,下次再出來就是更快更強的下一代了。
在60、70年代,美國和蘇聯都曾試驗過噴氣推進火車頭,美國中央鐵路公司的m-497和蘇聯的svl,便是頭頂兩臺渦噴的奇葩。只可惜這種火車頭的轉彎性能過於糟糕,最終沒有了下文。
倒是渦輪軸發動機在火車上的使用還算成功,加拿大龐巴迪公司在本世紀出研製了電傳動燃氣輪機車,使用航發三巨頭之一的普惠公司的pw150系列渦軸發動機作爲動力核心,渦軸帶動發電機然後電流驅動電動機帶動車輪前進。
只是後來在和電力動車組競爭高鐵份額時,還是輸掉了,同樣沒有了下文。
畢竟,需要高速客車的地方往往都是經濟發達人口密集的地區,這種地方一般地形平緩、電力供應充足,天然就適合電力機車,將來也有機會升級成磁懸浮列車,而需要自帶發電的燃氣輪機車,因爲排放和噪音方面的問題反倒不甚討喜。
而且渦軸有一個問題,它的轉速太快,用在直升機和火車上時都得減速才能使用。
直升機的旋翼是旋轉的翅膀,它的截面類似固定翼飛機的翅膀,同樣能夠讓流過上下翼面的空氣流速產生差異,進而根據伯努利原理產生升力,這和把空氣粗暴地推向一個方向的螺旋槳是不一樣的。
而旋翼作爲旋轉物體,它除軸心以外各部分擁有共同的角速度,但是不同位置的線速度卻差異極大,距離旋轉軸越遠線速度越高。
這方面的典型例子,就是傳說中“人類製造的第一種超音速物體”——長鞭,有經驗的人可以甩動長鞭發出一聲非常響亮的“啪”的聲音,那便是鞭稍的線速度短暫超過音速,引發激波而造成的音爆聲。
飛機在空氣中跨越音速時同樣會產生強烈的音爆,同時產生的振動對機身是相當大的負荷,二戰時就有活塞飛機因爲飛得太快接近音速而空中解體的案例,因此人們把超音速時的這種現象叫做音障。後來的超音速飛機都有着尖尖的鼻子以及向後掠的三角翅膀,就是爲了可以更加安全地突破音障實現超音速。
而以直升機的結構,超音速並不是可以承受的目標,所以設計師必須控制旋翼翼稍的線速度在零點九馬赫以下,以免“撞”上音障,輕則帶來音爆噪音,重則翼折機毀。
這就導致旋翼不能做的很長,更不能轉得很快,只能通過增加旋翼葉片的數目來提升升力和速度,通常旋翼的旋轉速度只有每分鐘幾百轉,而渦軸發動機的轉速卻高達每分鐘幾萬轉,因此渦軸直升機還得安裝複雜的減速機來把速度降下來。
用在火車以及艦船上的發電用渦軸,同樣也有這個問題。
因爲感應電動勢是交變的關係,發電機發出來的電都是交流電,所謂直流發電機是通過換向器和電刷將之抵消,才能輸出直流電,但是因爲結構複雜應用不變,現代電力系統依然普遍使用交流電,只在需要時才通過交直流轉換器變成直流電。倒是隨着智能手機的流行,導致其所使用的5v直流電的需求量大增,以致出現了自帶5v直流輸出的插線板和汽車。
交流電的變化頻率由發電機磁極旋轉次數決定,然而經過百年發展民用用電設備的頻率被規範到50(歐)\/60(美)赫茲,反過來限制住了發電機的轉速,也就是最多每分鐘3600轉,不然發出去的電用了。
所以對於電傳艦船以及電傳火車來說,減速機vs高頻電機是一對糾結的問題,想要方便使用現有的發電機和用電器,就得用減速機把燃氣輪機的輸出轉速降下來,否則就得開發專門的高頻發電機以及電機。
好在隨着時代發展,一些軍用高頻電機技術逐漸擴散到民間,微型燃氣輪機發電機(mtg)通常都內置高頻發電機,輸出的高頻交流電經過整流變成高壓直流電,再變成了民用的50\/60赫茲交流電。
“黑馬”所搭載的wr50發電機也是使用類似的設計,以便取得更小更輕的外形。
其實總體來說,發電功率只有50千瓦的wr50性能只能說是一般般,車載mtg早就有上百千瓦的產品在售。
之所以這麼弱,主要是因爲它是小馬北美研發中心自主研發的,本質上是一個用於技術驗證的練手之作。
一方面,渦軸的技術雖然說擴散了,但是最頂尖的技術始終掌握在幾大航發公司手中,而他們又不怎麼看得上發電市場,尤其是mtg這樣的微型發電市場,所以小馬北美只能通過招聘相關專業畢業生、收購其他三流小公司甚至民間團隊技術的辦法來獲取技術,技術底子還是比較薄弱的,標準定得太高肯定會導致研發成本的進一步激增。
另一方面,他們也得顧及一下技術封鎖的問題。老美這邊對民用產品和技術的銷售放的比較開,但要是出口到太平洋對面卻又是另外一回事了,要是辛辛苦苦研發一款叼炸天的mtg,說不準穿着黑西裝的聯邦調查員就會找上門來,掏出證件說“我們有理由懷疑你正在竊取限售技術,請跟我們走一趟”,那可就杯具了。
重重因素之下,小馬的第一款微燃就只能這麼中規中矩了,唯一的亮點就是體積和重量控制做地比較好,同時搭載的電子控制系統頗爲先進。小馬公司本質上還是一個電子公司,研發的車輛平衡系統其實和無人機上面的飛控系統是一脈相承的。他們造車的方法完全就是直接把四軸飛行器放大,塞進車殼子裡面,再裝上車輪就成了,這也是爲什麼他們造車總是喜歡真四輪驅動的原因,減成兩輪驅動或者傳統中軸傳動反倒更麻煩。
好在對於“黑馬”來說,50千瓦的發電機已經差不多夠用了。這個功率並不是越大越好,因爲越大的功率輸出就意味着更多更熱的廢氣排放,肯定對散熱系統提出更高的要求,進而擠佔車上有限的空間。
之所以說差不多夠用,是因爲這輛車真正的電源是一組超級電容,mtg其實是通過燃燒燃料轉換成電能給它充電,然後由電容組帶動車上的電動機以及其他用電設備。四臺電動機最高可以爆發400千瓦的功率輸出,也就是說最大動力超過了500馬力,剛好達到了超跑的一般標準,當然距離超過1000馬力的布加迪還有些距離。
但是因爲電動機低轉速高扭矩的特點,這輛車的爆發力相當好,急加速能力拔羣。尤其是更加輕便的重量,讓這輛車比同級別電動車跑的更快,找測試中跑出了百公里加速時間小於4秒的好成績,最高速度可以超過350kmph。
可惜這個速度持續不了多久,超級電容的特點就是大電流高功率,方便爆發速度,但是它的功率密度和鋰離子電池組相差不大,配備過大的電容組照樣會拖累整車的重量,所以全速行駛的話只消幾分鐘就會用光電量。
好在還有微燃系統在持續發電,倒也不用擔心幾分鐘就熄火,只是需要低速跑上一段時間來充電,所以這輛“黑馬”也是一輛有技能cd(冷卻時間)的跑車,好享受疾馳的快感,必須耐心等待車子準備好纔可以。
不但要等待電容組充滿電,還要等待微燃系統冷卻完成,所以這個“冷卻時間”也是非常地名符其實。車輛在高速行駛時,發電機也會全功率運行,產生的熱量相當大,同樣需要一定的時間將它們充分地散發出去。
好在這是一輛雙門跑車,微燃系統被設計在駕駛艙後面,類似超跑中置發動機的位置,並且設計有專門的冷卻風道,可以藉助車輛高速行駛時迎面撲來的氣流給微燃降溫。而在大多數道路上其實很難開出200千米以上的超高時速,速度慢了功率自然就小了,發熱也會變少,倒也不用擔心會把自己熱死。
在低速道路上,強大的動力系統也不是百無一用,它們可以讓車子在需要時能夠爆發強大加速能力,uu看書而且四輪獨立動力也讓這輛車的機動性能非常優異,開起來非常靈活。
在車展現場,蜜蜂除了展示樣車,同樣還準備了酷炫碉堡的演示視頻,來展示這輛車的超凡性能,而且這個視頻是馬競提供的第一人稱vr駕駛艙視頻,臨場感爆棚。
於是乎,蜜蜂展臺前出現神奇一幕:很多人頭戴一個棕色紙板製作的四方紙盒,正在左右來回看着,臉上滿是驚奇的表情。
去年在i\/o大會上發佈了一個名叫的小玩意兒,用紙板製作一副簡易的vr眼鏡,然後把手機塞進去戴在頭上,可以藉助相應的手機應用播放vr視頻。
限於手機屏幕的分辨率和亮度,畫質當然是不如夢行者這種專業設備的,唯一的優點就是便宜,可以讓人們低成本地接觸vr,它的主材是紙板,輔材是凸透鏡、磁鐵、魔術貼,加起來只有幾塊錢成本。
蜜蜂當然可以用夢行者5給觀衆帶來更好的觀看體驗,但是爲了話題性考慮最終還是選擇了免費發放紙盒的方案,反正高清版也已經傳到網上了,有興趣的人完全可以自取。