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為什么飛機(jī)燒煤油、汽車燒汽油、卡車燒柴油、船舶燒重油?

深南電路航空科普中心 李老師
發(fā)布航空航天科普動(dòng)態(tài)、學(xué)?;顒?dòng)、航空科普知識(shí)等內(nèi)容。
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為什么飛機(jī)燒煤油、汽車燒汽油、卡車燒柴油、船舶燒重油?

一句話來(lái)說(shuō),就是如果某種燃料能夠最大程度滿足某種運(yùn)輸工具使用需求,那么這種燃料就是這種運(yùn)輸工具最適合的燃料。

額...是不是有點(diǎn)聽(tīng)暈了?請(qǐng)聽(tīng)小編慢慢道來(lái)......

一、汽油與汽車

汽油是石油產(chǎn)物中偏輕質(zhì)的餾分,密度小、熱值低、易揮發(fā),而且相比某些重油燒起來(lái)特別快,可以理解為點(diǎn)燃火藥與點(diǎn)柴火之間的區(qū)別。

圖為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)

再說(shuō)說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī),相比船舶(郵輪或者軍用艦艇)/飛機(jī)(客機(jī)或者戰(zhàn)斗機(jī)),汽車用的發(fā)動(dòng)機(jī)在賬面數(shù)據(jù)上的要求簡(jiǎn)直是小兒科,但提速上要求較高,尺寸也不能太大,特別是某些跑車0-100km/h 都控制在5秒以內(nèi),所以要求發(fā)動(dòng)機(jī)提速要快,汽油這種暴躁的性格比較適合汽車使用。

二、煤油與飛機(jī)

飛機(jī)使用的航空煤油是石腦油、石蠟油等經(jīng)過(guò)多道工序提純出來(lái)的,相比先一步蒸出來(lái)的汽油,它的性格要沉穩(wěn)很多,密度不高、熱值不低、不易揮發(fā),在渦輪機(jī)那種特殊燃燒環(huán)境下,燒起來(lái)速度居然一點(diǎn)不比汽油慢。

圖為五缸星型發(fā)動(dòng)機(jī)

圖為渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

飛機(jī)也有很多種,二戰(zhàn)時(shí)候的飛機(jī)用的大多是星型內(nèi)燃機(jī),說(shuō)白了也是往復(fù)式的,多燒汽油,現(xiàn)代化的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用到飛機(jī)(首先是戰(zhàn)機(jī))上已經(jīng)是二戰(zhàn)末期,戰(zhàn)機(jī)的性能才有了質(zhì)的飛躍。

因?yàn)楦呖罩衅透菀讚]發(fā),用在飛機(jī)上很不安全(中彈=爆炸),所以使用性能更卓越的煤油(動(dòng)輒上萬(wàn)轉(zhuǎn)速)。另外,煤油相比汽油還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是不容易積碳,這一點(diǎn)對(duì)于高精度要求的飛機(jī)引擎同樣極為重要。

為什么不用柴油?很簡(jiǎn)單,燒得太慢(特別是高空低溫),飛機(jī)機(jī)動(dòng)性太差怎么跟人斗?

三、柴油與卡車

汽油我們說(shuō)它暴躁,煤油我們說(shuō)它開(kāi)朗,柴油的性格可以用穩(wěn)重來(lái)形容,它可以分為輕柴油(汽車/卡車)和重柴油(重機(jī)械/中小船舶)兩種,后者相比前者密度更高,熱值更高,燃點(diǎn)更高,也更粘稠。

因?yàn)樘匦云€(wěn)定,燃點(diǎn)低,所以可以壓燃,不用擔(dān)心爆燃現(xiàn)象,可以做成很大的燃燒室,汽油就不行。

圖為大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

對(duì)部分船舶和重工機(jī)械來(lái)說(shuō),因?yàn)樾枰咻d荷,對(duì)提速?zèng)]什么要求,但對(duì)功率和扭矩(特別是扭矩)要求很高,柴油的高熱值加上柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓縮比可以更充分利用其能量,雖然轉(zhuǎn)速上不去,但動(dòng)力強(qiáng)勁,完全不是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)能比擬的。

圖為輕質(zhì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

而對(duì)使用輕質(zhì)柴油的卡車和部分家用汽車來(lái)說(shuō),因?yàn)楸旧韺?duì)加速性能沒(méi)有多少需求,輕質(zhì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、油耗低等優(yōu)勢(shì)就凸顯出來(lái)了。另外,柴油機(jī)也會(huì)積碳,但柴油機(jī)對(duì)積碳的不良反應(yīng)不是很敏感,特別是重型柴油機(jī),歧管那么粗,積碳的影響完全就是蚊子腿。

四、船舶與重油

重油就是石油該蒸的都蒸差不多了,最后剩下來(lái)的粘稠物,密度高、熱值高、一小瓶能燒個(gè)把小時(shí)那種,氧氣不足的話更是黑煙滾滾(不完全燃燒產(chǎn)生的碳單粒)。

圖為蒸汽輪機(jī)

這種油在以前根本沒(méi)法在內(nèi)燃機(jī)上使用,因?yàn)闆](méi)法噴射,所以都是直接在充氧點(diǎn)著,然后燒鍋爐,推動(dòng)蒸汽輪機(jī)作為動(dòng)力?,F(xiàn)在技術(shù)更成熟,這些重油可以用在商船的大型二沖程柴油機(jī)上,最高轉(zhuǎn)速也就一百轉(zhuǎn)出頭,因?yàn)檗D(zhuǎn)速越低效率越高,所以比汽車上的用的主機(jī)效率都要高。

最最重要的是,重油非常便宜,要知道船舶的油耗按噸計(jì)算的。但是燒重油發(fā)動(dòng)機(jī)的變速性能差,所以船舶在進(jìn)港時(shí)還得使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī),便于應(yīng)對(duì)頻繁加減速及變道。