二戰活塞發動機的增壓器

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增壓器使用在活塞空用發動機上面有兩種型態，一個是英
文叫做Supercharger，也就是機械增壓裝置，這種裝置是
由發動機只接經由減速齒輪和驅動軸的帶動，以發動機的
馬力直接帶動增壓器。

另外一種增壓器是英文叫做TurboSupercharger，又叫做
Turbo，也就是渦輪增壓器。渦輪增壓器是利用發動機排
出的廢氣驅動壓縮機，達到壓縮進氣的目的。

這兩種增壓器各有優劣點，所以看要使用的國家的技術和
需求來設計。

機械增壓裝置設計上比較簡單，技術和材料要求也比較低
，所以使用的國家很多。幾乎所有的活塞發動機增壓器的
第一級都是機械增壓器。機械增壓器的缺點是：

1.因為需要由發動機分出馬力驅動，在高空的時候會用掉
不少可用的馬力在增壓器上。

2.機械增壓器的重量較大，使得發動機的重量也跟著上升
。

3.機械增壓器的效率沒有渦輪增壓器好。


渦輪增壓器在結構上和噴射發動機的渦輪段很像，因此在
技術和材料的要求上較高，對高溫耐熱合金研發或使用有
問題的國家都無法成功的引入渦輪增壓器。渦輪增壓器的
效率較高，重量上也比機械增壓器要低，但是渦輪增壓器
需要很多管線導引發動機的氣流進出壓縮機，因此佔用的
體積和整個管線加上來的重量較大，這也是為何很少單發
動機的飛機會使用渦輪增壓器的原因。

渦輪增壓器的缺點有：

1.對耐熱合金的材料需求高。

2.相關管線佔用的體積較大，對小飛機不利。

以德國來說，德國想做渦輪增壓器很久了，就是卡在耐熱
合金的問題上面。當德國人好不容易解決壓縮機的材料問
題，才發現相關的管線也需要同樣耐熱等級的材料，使得
整體的研發一直無法突破。

那麼我們常見到的兩級兩速或是一級兩速又是怎麼回事呢
？

兩速的意思很簡單，就是壓縮機有兩種轉速，分別是在較
低和較高的高度分別使用，以配合不同高度下的壓力需求
。增壓器是不可以亂用的，早期美國艾力森的發動機沒有
壓力自動控制機制時，起飛或是低空的時候就會發生飛行
員飆破汽缸的狀況發生。

兩級在過去一直不太清楚，只知道分成段來壓縮，現在終
於知道是分成兩個壓縮機來壓縮。也就是說進入的空氣先
由第一級增壓器還壓縮，然後再進入第二級壓縮機進行進
一步的壓縮工作。

那麼這兩級增壓器是怎麼搭配的？最常見的搭配有兩種：
一種是兩級都是機械增壓器，一種是機械增壓器和渦輪
增壓器各負責一級。依照看到的資料顯示，應該是沒有
兩級都是渦輪增壓器的成功引入使用的例子。而通常第
一級是渦輪增壓，第二級是機械增壓。以P-47為例，裝
置在後機身的就是渦輪增壓器，機械增壓則需要非常靠
近發動機。

既然需要增壓，就得要有冷卻的機制，不然不但燃燒效
率不佳，還可能導致混合後的油氣在尚未進入汽缸就引
燃的狀況發生。兩級的增壓器的冷卻裝置有兩種，分別
是Intercooler和Aftercooler。他們的差異是：前者是
在兩級增壓器之間冷卻氣體，後者是在兩級之後進入氣
缸前冷卻氣體。

過去提到P-51B以後換裝RR授權美國生產的發動機與英國
原廠的比較下，RR的發動機的高空效率較佳的說法。現在
也知道這是要看增壓器對於發動機最佳出力的高度設定。
RR的馬林61發動機是針對德國的高空偵察機所調整，最佳
出力是在40000英呎左右的高度，而美國裝在P-51B以後
的發動機在增壓器的調整上是以30000英呎為最佳出力的
高度，雖然兩者幾乎是一樣的發動機，但是藉由轉速的調
整，就會有不同的高度性能表現。

這個現象也會發生在其他的飛機上面。必如說同樣是一級
兩速的增壓器，就很可能一架飛機的第一速的最佳高度是
5000英呎，第二速在12000英呎，而另一架飛機的第一速
是在10000英呎，第二速是在20000英呎的現象。

coolhand

台湾军友cobrachen的大作，值得一读。

WAKE446

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