逆水行周第六百六十八章 現實很骨感_宙斯小說網
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第六百六十八章 現實很骨感


更新時間:2019年06月02日  作者:米糕羊  分類: 歷史 | 兩晉隋唐 | 米糕羊 | 逆水行周 


上午,專列疾馳在鐵路上,自西向東而去,列車車輪不斷壓過鐵路的接縫處,發出“況且、況且”的聲音,坐在專列上的宇文溫一邊聽著這單調的“背景音樂”,一邊聽人匯報事情。

匯報者為宇文皛,但不是宇文溫的異母弟、邵王宇文皛,而是同名同姓的另一個人、故工部尚書宇文愷之子宇文皛。

這位宇文皛,當年還是孩童時,就曾經在長安和宇文溫碰過面,當時,小家伙的名字叫做“宇文溫”。

因為重名,所以小宇文溫改名“宇文皛”,結果后來又重名了。

此刻,宇文皛作為工部的技術官員,向天子匯報新式發動機——煤氣內燃機的研制進度。

前不久,以煤氣內燃機作動力的“自走車”進行了半公開展示,在軍營和馬車進行了一場比賽,雖然比賽以馬車獲勝告終,但“自走車”也完成了比賽,圓滿完成了“首秀”。

不過,這只是原理驗證機,或稱“工程樣機”,其煤氣內燃機一堆毛病,不解決的話,距離實用化遙遙無期。

雖然研制之路困難重重,但宇文皛頗為樂觀,覺得堅持下去一定會有突破,宛若當年的船用蒸汽機那樣。

正所謂“有其父必有其子”,宇文皛同父親宇文愷一樣,癡迷于各類工程技術,但因為時代的發展,宇文皛鉆研的領域是蒸汽機械,以及“熱力學”。

熱力學,就是專門研究如何用各種燃料的燃燒來產生動力的學問,年近四旬的宇文皛,在黃州求學近二十年,學習、研究各種先進知識和理論,有著深厚的熱力學基礎,學者氣質濃郁。

現在,一說起內燃機就如數家珍,居然從原理說起,全然不記得天子是知道這理論的。

宇文溫向來尊重技術人才,所以不以為意,聽宇文皛講述內燃機的原理及技術研究成果。

現有的動力機是蒸汽機,原理是利用蒸汽的膨脹,推動汽缸內活塞進行活動,進而帶動飛輪。

那么,通過體積膨脹來推動活塞,就只有蒸汽能做到么?

當然不是,火藥也可以。

火藥是顆粒狀固體,燃燒后產生大量氣體,氣體瞬間膨脹卻在狹小的銃管無處可去,只能推動擋在面前的鉛彈往前走。

因為氣體膨脹的力氣很大,所以能把鉛彈“推”到很遠的地方,構成殺傷。

火藥在銃管里燃燒,產生的膨脹力能推動鉛彈,自然也能在汽缸里燃燒,產生膨脹力推動活塞。

構想不錯,現實里實現起來卻很困難,譬如火藥燃燒后會有殘渣,會導致活塞的活動不暢,所以這一技術構思無法實現,連能夠穩定運轉的原型機都做不出來。

但是,由此產生了一個新的理論,那就是“內燃動力”,按照這種理論設計、制造出來的動力機,和蒸汽機不一樣。

蒸汽機,其蒸汽產生于鍋爐,需要用燃料加熱水,才會有蒸汽,所以,燃料的燃燒是在汽缸外的裝置——鍋爐里,從這個角度來說,蒸汽機就是“外燃機”。

用火藥燃燒、產生膨脹氣體來推動活塞,這一技術構想失敗了,但是原理卻和蒸汽機有所不同,因為燃料的燃燒是在汽缸內,所以,這種動力機名為“內燃機”。

內燃機和外燃機相比,優點是啟動快,因為外燃機要燒水產生蒸汽,而把常溫狀態的水加熱到沸騰,需要很長的時間。

但內燃機不一樣,燃料直接在汽缸內燃燒,可以說數息之內就能讓動力機“動”起來,一快一慢,優勢再明顯不過。

其次,內燃機不需要笨重的鍋爐,連帶著鍋爐里的水也不再需要,這意味著內燃機的體積不僅比外燃機要小,重量也能減輕不少。

由此可見,內燃機要比外燃機好,前提是能做出來。

用火藥來推動汽缸內的活塞,這個構想很難實現,那么,用火油替代火藥在汽缸里燃燒,行不行?

行,前提是將火油霧化,噴進汽缸里,然后燃燒。

然而,技術人員經過多年的努力后發現,火油內燃機的技術難關太多,突破起來很困難。

譬如,因為提煉技術不行,從石油里提取的火油其純度不夠,所以噴霧口容易堵,且火油燃燒后依舊有少量殘渣,這會損壞汽缸內壁和活塞。

折騰了許久,技術人員們發現用火油做內燃機燃料這條路走不通,至少近期走不通。

火油內燃機的研制雖然失敗了,但是有一項成果卻是可行的,那就是電火花點火,這項技術很關鍵,無論最后用什么燃料,都可以運用這種點火方式點火。

技術人員們討論后覺得,火藥和火油燃燒后都有不同程度的殘渣,那就燒煤氣好了:燒氣體燃料,怎么會有殘渣呢?

這時,用煤炭制取煤氣的技術已經成熟了(成本問題另說),煤氣燈也很常見,甚至已經發現了壓縮存儲技術:用壓縮機壓縮煤氣時,壓力達到一定數值,煤氣會變成液態,用特制的耐壓煤氣罐,可以存儲很多煤氣。

于是技術人員們想到了用煤氣當做內燃機的燃料,開始研究如何讓煤氣在汽缸里燃燒、盡可能多的產生膨脹氣體推動活塞。

宇文皛就是參與者之一,他還是一個技術攻關小組的組長,帶領組員們,和其他小組一起協作,爭取早日突破技術難關,制作出一臺原理驗證機。

功夫不負有心人,幾個技術攻關小組相互合作,一起拿出了成果,制作出了煤氣內燃機(技術驗證機),并且將其裝在特制的馬車上。

這種用內燃機驅動的“自走車”,燒的煤氣來自于車載煤氣罐,跑起來的速度雖然比馬車慢,但好歹有一輛車跑完了比賽全程。

報喜到此結束,宇文皛接下來是報憂。

他擔心天子對于煤氣內燃機有什么不切實際的幻想,此刻開始潑冷水“降溫”:技術驗證機,只是驗證了這個技術可行,不代表馬上就能實用化。

宇文皛借助幾個模型,向宇文溫介紹煤氣內燃機目前碰到的瓶頸。

第一,潤滑:煤氣內燃機的汽缸,因為其活塞高頻率的運動(比蒸汽機高很多),不斷和汽缸內壁摩擦,所以需要良好的潤滑。

這得有耐高溫的潤滑油,而還要有一種可靠的加油技術,能隨時給工作中的活塞邊緣添加潤滑油。

這個技術目前沒有突破,所以參加比賽的內燃機車——汽車,行駛了一段距離后就很容易“爆缸”,原因就是活塞潤滑失靈,或者潤滑油因為高溫變得粘稠,導致活塞的活動不暢、卡死。

后果就是汽缸嚴重損壞或者爆裂,又稱“爆缸”。

不僅如此,內燃機的活動部件還有曲軸、連桿、各類軸承等,如何讓這些部件一直保持有效潤滑,也是很關鍵的技術問題。

第二,電火花點火裝置的耐用、可靠性:電火花點火裝置,其頂端要插入汽缸內,也就是電極位于汽缸內,這樣才能讓產生的電火花點燃汽缸內的煤氣。

煤氣每燃燒一次,實際上就是爆燃一次,點護花點火電極就要承受一次沖擊。

煤氣內燃機運轉起來,每分鐘汽缸內的爆燃頻率很高,時間一長,電極會損壞(損耗過大),或者工作不正常。

如果點火裝置工作不正常,就會導致點火時間提前或延后,進而影響內燃機的正常工作。

所以,電火花點火裝置的電極必須耐用,能撐夠一定時間再更換,但是現在,這樣的電極做不出來,現有電火花點火裝置的電極可靠工作,不過是數小時而已。

因此,想要內燃機正常工作,要么選擇耐用的電極材料,要么改良電火花點火裝置,采用耐用、可靠的點火裝置來點火。

第三,散熱:燃料在汽缸里不停燃燒,釋放出的熱量被汽缸和活塞吸收,進而導致汽缸和活塞的溫度攀升,連帶著讓曲軸、連桿等部件的溫度也在升高。

溫度過高,金屬部件會膨脹,這時候部件之間的連接狀態,與常溫下是不一樣的,處理不好的話,會引發一系列故障。

如何對汽缸進行有效散熱,是個讓人頭痛的問題,如果汽缸溫度過高,會導致剛進入汽缸的煤氣直接被點燃,進而導致活塞的動作失控。

而此時進氣口來不及關閉,燃燒的煤氣會一直燒到儲氣罐里。

然后就是爆炸。

第四,也是最關鍵的一點:煤氣在氣缸內的熱效率(燃燒做功)不夠,所以內燃機的輸出功率不理想。

宇文皛說的四點,前三點可以歸為壽命問題,而第四點,是最關鍵的效率問題,這個問題解決不了,內燃機沒有前途。

若解決不了熱效率低的entity,后果有二,其一,內燃機消耗的燃料很大,用蒸汽機來做比喻,就是耗煤量很高。

其二,內燃機的輸出功率不夠,那么同樣的使用成本(燃料、維護費用)下,根本就比不過蒸汽機。

兩種機器進行對比,需要統一的標準,宇文皛給出的標準,就是衡量動力機輸出功率的單位——匹。

匹,就是一匹馬的力量,又稱“馬力”。

目前,學術界對于馬力的定義是:一分鐘(六十秒)內,一匹馬將一斛重的物體拖曳六十步距離所花費的力氣。

常見的蒸汽抽水機,其輸出功率大概是五到十匹,而現在,煤氣內燃機的輸出功率大概是五匹。

但是,煤氣內燃機每小時消耗的煤氣,其價格是蒸汽抽水機的兩倍以上。

所以,熱效率不高的問題不解決,煤氣內燃機就只能是實驗室模型。

這一點,和動力型蒸汽機差不多,當年火輪船的技術突破之一,就是蒸汽機采用了蒸汽在汽缸外冷凝的技術,才從本質上提升了熱效率,增加了蒸汽機的輸出功率。

他做了總結,目前煤氣內燃機的處境,最多是第一代蒸汽抽水機的狀態,用來抽水可以,距離成為交通工具動力機還差很遠。

宇文皛滔滔不絕說了兩個小時,宇文溫聽得想打瞌睡:不就是“現實很骨感”嘛。

對于宇文溫而言,有生之年里內燃機的原型機出現,這就夠了,即便后續需要花三十年完善、突破,也無所謂,因為他恐怕活不到那時候。

現在,有了火車、火輪船,他就已經心滿意足。

內燃機的榮耀,歸子孫后代,蒸汽機的榮耀,才是明德年代的時代烙印。

想是這么想,宇文溫卻不在面上表露出來,問宇文皛對于內燃機的研制工作還有什么建議,如果需要朝廷批更多的研究資金,盡管打報告申請。

聽得天子表態,宇文皛忽然拘謹起來,接連干咳了幾聲,這讓宇文溫眉頭一挑:你莫非要提什么不得了的要求?

火車行駛在鐵道上,發出“況且、況且”的聲音,宇文溫獨自坐在車廂會見室里,看著外面的風景,心里想著事情。

方才,宇文皛提了一個請求,請求朝廷允許技術攻關小組在各主要學術期刊刊載文章,介紹內燃機技術的原理,并且定期公布研制進度及遇到的問題(內容經過審核,關鍵細節保密)。

與此同時,在幾所知名州學開設“內燃機實驗室”,一如電學實驗室那樣,讓更多的學者和技術人員參與到內燃機的研制工作中來。

這樣的做法,就是靠著眾人拾柴火焰高,用集體的智慧來破解內燃機技術的各個難關。

研制內燃機過程中遇到的技術難題刊載在期刊上,有心的學者和技術人員,可以嘗試著進行摸索,說不定就會有人攻破其中一部分。

哪怕對方因此申請了專利也不要緊,因為技術突破比專利費更重要。

宇文皛覺得這樣的做法有好處,能避免當年火輪船研制前期的“閉門造車”現象,還能集思廣益,讓更多的技術力量參與到內燃機的研制中來。

但是,此舉有泄密的風險,所以宇文皛提出這個建議的時候,有些猶豫。

宇文溫也有些猶豫,因為他知道內燃機意味著什么,如果說歷史上蒸汽機開啟了第一次工業革命,那么內燃機的出現,則開啟了第二次工業革命。

所以,內燃機技術事關未來,事關國運,他潛意識里不太想讓其在半公開的期刊上進行討論。

雖然,各期刊只接受學校、行會等機構的訂閱,不會像一般的報紙那樣,在大街上公開發售,但有心人若是想,還是能接觸到這些期刊。

那些外國間諜,若是頭腦足夠聰明,會通過期刊了解內燃機技術的發展動向。

然而,這些人即便弄到了技術理論,回國后也不太可能有什么突破,因為其國內根本就不具備發生工業革命的土壤。

宇文溫知道這個道理,所以不擔心蒸汽機技術被別國間諜偷回去,搞出火輪船、火車來。

“復制”內燃機的難度比“復制”蒸汽機的難度還要大,按說不該擔心,但宇文溫總覺得這么做不好。

‘這種心態很別扭啊....’

宇文溫如是想,搓了搓臉,琢磨起來。

為什么會有這種心態?道理很簡單,他手頭有蒸汽機,等同于掌握了現在,信心滿滿,沒什么好怕的.

但是他沒有掌握內燃機,等同于掌握不了未來。

他不知道兒孫們能否掌握未來,于是對于充滿未知的未來充滿擔心,以至于潛意識里對于代表未來的內燃機有些患得患失。

就想保密,讓少數機構暗地里研究,哪怕為此研究個五六十年,也比讓人偷學了去、十來年就發明出來好。

肥水不流外人田嘛。

想來想去,宇文溫長嘆一口氣,他發現自己的胸襟,好像沒有之前想象的那么開闊。

那么,我該不該有開闊地胸襟,讓中原在科學、文化上擁有海納百川的自信呢?


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