超级兵工帝国 (龙魂在华夏)

航空活塞发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油与空气的混合气，压力过大容易爆燃。因此，安装涡轮增压器必须要避免爆燃，这里涉及两个相关问题，一个是高温控制，另一个是点火时间控制。

由于活塞发动机转速范围宽，空气流量变化大，因此涡轮增压器的压缩叶轮外形是复杂的三元曲面超薄壁叶轮片，一般有12到30片叶，呈放射线状曲线排列，叶片厚度在0.5毫米以下，采用铝材制作。叶片形状的优劣直接影响到到涡轮增压发动机的性能。叶轮形状角度越合理，质量越轻，叶轮的启动就越灵敏，涡轮增压器的天生缺陷"反应滞后"也就越小。而要利用这个时代的设备和工艺制造出这种复杂曲面的超薄壁叶轮片，是相当困难的一件事情。

但是选择开发废气涡轮增强器也是有考虑的，在这个年代，如果把机械与废气涡轮增压器作个简单的比较的话，可以看出机械增压有明显的缺点，比如需要发动机的输出来带动增压器，在高高度飞行时，增压器可以吃掉数百匹马力的输出。增压器的重量较大，安装位置又欠缺弹性，这会让发动机配合新的增压器有实质上的困难。整体上的效率来说，机械增压的效率低于涡轮增压。所以，废气涡轮增压器一旦开发成功，基本上就可以独占市场，成为最赚钱的东西，要知道它可以让航空发动机省油达到5%左右，而且安装了废气涡轮增压器的飞机，其高空发动机功率损失小，因此升限更高，对于战斗机、轰炸机之类的作战飞机来说是一种非常好的选择。

不过，废气涡轮增压器需要特殊的耐热合金，这种合金在需要冶金技术做支撑，好在博福斯就是这方面的翘楚，再加上菲利普有着超越这个时代的科技，因为比其他公司更具有开发涡轮增压器的优势。

变距螺旋桨的作用，是让螺旋桨的不同截面在整个飞行包线范围内，都具有适中的迎角，以使之具有较高的工作效率。它使用机械控制装置，可以控制螺旋桨的迎角，这对于提高发动机螺旋桨的工作效率，具有非常重要的作用，采用这项技术，可以使螺旋桨从飞机的起飞速度到最大飞行速度都具有较高的工作效率，适中保持发动机具有较大的输出功率。而且，菲利普开发的是多叶螺旋桨，其气动效率更高。

所有螺旋桨由一组变距叶片构成。每个叶片旋转地安装在旋转支架上，并带有与执行机构齿圈相啮合的齿轮而执行机构齿圈则在所述旋转支架上旋转，并经由周转机构与控制齿圈联接。通过把变矩杆的直线距离转化为桨叶的角度变化，就实现了变矩的目的，它需要采用调节液压系统来控制，增大桨叶角，螺旋桨的阻力力矩变大，当阻力力矩大于旋转力矩，发动机转速减小，反之发动机转速增加。它的难点在于其设计要保证在螺旋桨整个变矩范围内，桨毂和操纵组件等相关零件不发生运动干涉现象，操纵失灵时还要有保护装置。

菲利普最终决定采用曲柄连杆机构的设计形式，这样可以缩小油缸和活塞的面积，以较小的力矩获得较大的变矩力矩。

第五十三章铝合金配方

多叶变矩螺旋桨和废气涡轮增压器都主要用铝合金制造，因此如何确定好铝合金的配方，冶炼出适合这两种航空产品的铝合金来，就成为了龙魂飞机制造公司首要的任务。

要知道，在30年代初，铝合金还没有广泛应用于航空工业，特别是螺旋桨的桨叶，还基本上都是用木头制作出来的。金属螺旋桨几乎就是不可能的，由于螺旋桨叶片的形状比较复杂，使用金属制作时其材料和加工工艺都是一个难题。

马克西米连和大卫都觉得这简直就是不可能完成的任务。开玩笑，要用铝合金来制造螺旋桨，这样的铝合金还没有工厂可以研制出来。

费力克斯和保罗虽然知道这很难，不过他们也相信菲利普不会随便就开发这种产品，而且他们也想通过参与这种产品的研发，提高自己的能力水平，证明自己。

菲利普从博福斯进了一批有色金属原材料，并购进了一批简陋的试验设备，然后就开始的航空铝材的研制工作。

凭借着自己的记忆，菲利普写出了好几个配方，拿给马克西米连，让他负责试验工作，由大卫等三人协助。

当接到这个任务的时候，马克西米连摇摇头道：“菲利普先生，您确定这些配方可以熔炼出螺旋桨和涡轮增压器的铝材吗？现在全世界都还没有解决这个问题，就凭咱们这几个人，这些简陋的试验设备，这可能吗？”

菲利普拍了拍马克西米连的肩膀，正色道：“马克西米连先生，我知道你在BMW干了多年，是BMW最优秀的材料工程师，对于发动机材料和铝合金材料都有比较深入的研究。不过，我对这几个配方却是很有信心，不如我们打个赌，如果用这些配方熔炼出达到要求的铝材，就算是你输了，怎么样？”

菲利普当然有信心了，要知道他可是二十一世纪的兵工专家，参与了多种武器的研发，对于金属材料和金属材料加工有着非常深的了解。他拿出来的这几个配方，是经过几十年的不断优化得到的铝合金配方。这其中有2A11铝合金，它可以作为飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件，航空器的中等强度的螺栓与铆钉等。还有2024，它可以制造成飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。6061T6铝合金，可以制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱。

虽然对于这些铝合金的成分和配方，记得不是太清楚，但是大致有哪些元素，大约占多少，菲利普还是有印象的，只要做多几次试验，相信就能找到最好的配方。比如说6061T6铝合金，掺入的其他元素也有好几种，像铜、锰、镁、锌、铬、钛、硅、铁都是不可少的，这些元素掺量大多都小于1%，像铬和猛这样的元素甚至不到0.5%。

马克西米连有些犹豫，他心想没准菲利普这些配方还真的能成功，于是赶紧仔细看了看这些配方。他一边看，还一边念道：“6061T6铝合金，具有加工性能极佳、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。化学成分铜占比0.20%，锰0.15%镁1.1%，锌0.20%，铬0.15%，硅0.5%，铁0.7%。”

盯着这些数据，马克西米连思考了片刻之后，疑惑地看着菲利普道：“菲利普先生，不知道螺旋桨叶片和涡轮叶片，你准备采用什么方式加工，是铸造还是锻造呢？”

菲利普用肯定的语气道：“当然是锻造了，现在的铸造技术根本达不到要求，要知道涡轮增压器的涡轮可是高精度的零件，螺旋桨的叶片形状更是复杂，它们在工作中都要承受巨大的力矩，也只有锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。”

马克西米连点点头道：“嗯，可是你在这些配方里面加入铬和锰又是为什么呢？”

菲利普笑道：“加入这两种元素，是为了提高铝合金材料的硬度和耐腐蚀性。锰的脾气十分古怪而有趣，如果在铝中加入过多的锰，那么所得的铝材简直脆得像玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入少量的锰，那么就变得既坚硬又富有韧性。铝材的延展性和强度都得到提高。而加入铬，可以让铝材抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化，对于涡轮叶片和螺旋桨叶片来说，也一种很有用的金属元素。”

马克西米连想了想道：“算了，我不跟你赌！菲利普先生，我想你是正确的，这些配方真的出乎我的想象，虽然我干了十几年的材料工程师，但是在铝合金方面的水平远远及不上你啊。这个任务我接了，我保证把它干好，争取在一个月内就完成所有的试验。”

菲利普见马克西米连态度转变，也很高兴，他看了看另外的三人，接着道：“拜托各位了！这几种铝合金材料的研制，关系到能否研制出合格的变矩螺旋桨和涡轮增压器。虽然十几年前，就有铝合金用于飞机制造，不过始终没有突破螺旋桨和涡轮制造的技术障碍，现在铝合金在各个领域都得到了广泛的应用，原铝的生产量也开始猛增，铝材的价格也得到了迅速下降，正是将它更广泛地应用到航空工业之时。”

四名从BMW来的工程师互相看了一眼，然后都点头表示同意。

大卫从马克西米连手中取过写着配方的纸，跟费力克斯和保罗一起仔细看了个遍。

保罗抬起头惊讶地道：“这是我见过的最复杂配方了，但是我想它一旦成功，必定会成一种非常优良的航空材料。铝是强度不高而塑性很好的金属，合金化的目的首先是提高强度，在这里面加入锰、钛等元素，就充分体现了这一点。而铬的加入，又提高了合金的抗蚀性。而镁的加入，又大幅度提高了铝合金的抗拉强度，1%左右的含量刚刚好。”