工业革命的重要标志_工业革命的结束标志_第二次工业革命的标志(2)

在50公里以上执行军事任务的飞行器毕竟属于少数，影响有限，但是如果民用航空发展到这样的空域，每天都有大量的飞行器在此空域穿梭，这种未来飞行器应用怎样的动力系统和燃料，以及它的排放对高空稀薄大气的影响，这是我们无法回避的问题。

说了这么多，怎么都是未来概念！离我们实在太遥远了，这无疑是做工程技术研究的大忌，现在该做什么？未来的发展方向固然美好，可是就是葡萄也吃不到啊！科学研究最忌讳一口吃个大胖子，要一步一步打好基础。说点实际的，做起来很快能见到效益的东西，来点专业术语：碳氢燃料的超临界喷射燃烧动力系统研究。这个和眼前的实际应用就非常接近了。

动力系统想必大家都明白，这是一种内燃机；碳氢燃料呢，汽油、柴油、植物油、动物油，还有那浪漫的烛光晚餐上用蜡烛，都可以称为碳氢燃料；何谓超临界喷射燃烧？翻开工程热力学的课本，一点两线三区五态，燃料的超临界状态就是在临界点以上，温度和压力全部超过临界点的状态。气体燃料，比如氢气和天然气，烧起来很爽，但是气体那么大的体积，带起来非常不方便，虽然单位质量的质量能量密度很高，但是体积能量密度很低，固体燃料的体积能量密度最高而且携带方便，液体燃料的体积能量密度介于二者之间。考虑到这些特点，对于体积要求严格的场合，比如导弹，期望使用固体燃料，打起仗来很方便。

内燃机方面我也倾向于使用固体燃料，也就是烧蜡烛，不过这是未来概念暂时就不谈了，以后有机会再介绍吧！回到现在的活塞式发动机，也就是汽车使用的发动机，常用的液体燃料比如汽油和柴油在气缸中燃烧时，首先要汽化由液体变成气体，然后迅速燃烧，关键问题是液体在汽化的时候要吸收汽化潜热，而且这个潜热不是一个小数目，燃料燃烧的能量部分要被液体燃料汽化吸收，这样用于做功的能量必然会减少，汽车发动机就没劲了。

汽油机使用的汽油碳含量为C5~C12，沸点较低，相对而言好一些，柴油就不成了，碳含量C12~C20，是一种很粘稠的液体，如果在气温低的时候甚至会变成固体。发动机气缸内的燃烧过程非常迅速，如果燃料汽化不完全，燃烧也会不完全，导致发动机冒黑烟，碳氢化合物含量也较高。为了降低柴油机的污染排放，柴油的雾化技术非常重要，现在的先进柴油机全部使用高压共轨技术，在柴油被喷入汽缸之前，利用高压油泵将柴油加压到150MPa~200MPa，然后通过雾化喷头喷入汽缸内，使柴油雾化实现迅速完全燃烧。

柴油机和汽油机相比，功率大而且油耗低，柴油的体积能量密度比汽油要高出不少，汽车发动机的研究和制造水平主要体现在柴油机上面，柴油机的结构强度和制造要求比汽油机要高，通常一个柴油机的高压泵的价格就足以购买一台汽油机，德国Bosch公司在柴油机的高压共轨油泵研究和制造技术属于业界翘楚。

但是目前世界上最先进的高压共轨柴油机技术和超临界燃烧动力系统相比较依然存在较大的差距，处于超临界状态的液体燃料喷出后会自发汽化，不会吸收任何能量。虽然高压共轨柴油机的柴油的压力已经足够高了，但是它依然处于亚临界状态，主要原因在于其温度不够高，要使柴油处于超临界状态，起码要将其加热到400℃以上，现有的柴油机上无法找到合适的热源来加热柴油。柴油机的气缸是高温部件，但是浸泡在冷却水中，气缸壁的工作温度低于100℃。

超临界燃烧的发动机有什么好处呢？从理论上来分析，当然是功率更大，排放污染更少，这是一类环保有劲的发动机，符合现代社会的发展趋势，只要能做成，市场现成，钞票自然不少赚。

怎样实现碳氢燃料的超临界燃烧？提高发动机气缸的工作温度到500℃以上，然后利用气缸对高压柴油进行加热，一个很好的方案！但是问题来了，什么样的材料能够经受如此的折磨，当然是陶瓷材料了，陶瓷材料甚至可以在500℃以上实现干摩擦，连润滑油都可以省掉，润滑油在气缸内燃烧也是一个大大的污染源啊！这样一来又引出另外一个问题，陶瓷材料很脆，可靠性很差，虽然人类已经制成了陶瓷发动机，但是可靠性一直是一个难以克服的困难。

绕了一个大圈，终于进入了我最擅长的领域，我擅长制造金属陶，将金属和陶瓷结合成为一个整体，可以充分利用金属的韧性提高陶瓷的可靠性，金属陶气缸和活塞将是成功制造碳氢燃料超临界燃烧动力系统的关键技术。

有人说，这个是非常困难的事情，有钱赚，有前途的事情，虽然很难，有机会那也得上呀！诱惑摆在那里，心里痒痒得不行喔！

--

FROM 220.205.56.*