【打飞机之外三】九万美元的垫圈
这段新闻有段时间了,最近马斯克又扯到F-35,还有时不时重提的埃森豪威尔的离职演讲。因为版主不让我写政论,我只从“技术”的角度分析国防预算高的问题。
人人爱戴的埃克总统的讲话其实是:美国的民用产业可以铸犁为剑,民主兵工厂是这么来的。但是由于冷战,我们必须保持
很大规模的国防工业【1】,我们必须警惕国防工业对国家政策的影响。下面通过几个小故事细节来看看这个问题。大家每天上班开车,除了那个要上任的不管部长家的破烂产品,都会听到咔嚓一响,这是启动机工作,启动机是一个小电机,向内燃机提供起始转矩。那么喷气引擎怎么启动呢?单从原理来说,用电动机也可以,但是实际应用中不可行,这里一个概念是能量密度,单位重量能提供的能量,如用电机启动燃气轮机,体积会非常大且重。燃气轮机启动用高压气体让其压缩机叶轮转起来,点火。如下图为B-52引擎常规启动,这是所谓的地面设备支持,地面设备通常是一个小型的燃气轮机(透平,Turbine)。与B-52同时代的民用707,747等都是这种方式启动。
常规启动很慢,通常至少一个小时,地面设备启动一台带发电机的引擎,其后引擎启动的高压由这台提供,为bleed air。在民航中,只要计划合适,慢不是太大问题。而对于B-52这类战略轰炸机来说是要命的。冷战期间,ICBM从苏联打过来30分钟,B-52基地肯定是首批攻击目标。B-57 可夫曼启动弹(Coffman Starter Cartridge),大号空包弹,爆炸提供高压气体。此乃德国人的发明,早期用在活塞发动机上。有部电影《Flight of Phoenix》(1965年版,目前在youtube上免费。)最后桥段是只有7个空包弹,如果不能启动,大家都完完。其主演Jimmy Steward演过很多飞行员,他二战中飞B-24,1960年代以准将衔退役。B-52快速启动时是这样的: 用启动弹让三个引擎工作,开始滑行至起飞线,在滑行过程中用Bleed Air启动其它五台引擎。B-52的加油机KC-135,是一次启动四个引擎,据说两个飞行员像跳舞一样。冷战期间,每个战略联队每个月至少要模拟一次快速起飞。目前我知道用可夫曼启动最快是一款一直停留在实验阶段的战斗机,19秒启动,一分钟上天,我看你们谁能猜出来: 那么从第一个例子,我们可以推论,在军用中有很多特殊要求没有民用同类产品可以使用,这部分钱是必须花的。此前几篇都是关于加油机,这是从受油机看到的BOOM Operator的样子: 那么他在KC-135内是怎样的呢? KC-135的BOOM Operator“座位”,他只能趴着,长时间不舒服。那么波音在其替代KC-46是这样的: 远程视觉系统(Remote Vision System),操作员带“墨镜”不是耍酷,这是系统的一部分,一副3D眼镜,所有这些只是为了让操作员坐直了。事实是在已经退役的KC-10上,操作员就是坐直的: KC-10 BOOM OPERATOR 座位。
目前,RVS是KC-46的拖延的一个主要问题,解决方案:将黑白系统升级为彩色系统。这还不是最要命的,最要命的是KC-46的快速启动时间还未达到KC-135的水平,匪夷所思四发比双发快?前面提到了航空燃气轮机地面启动设备是一个小透平,1979年代中期,很多飞机开始装备辅助动力系统(Auxiliary Power System),就是把地面设备搬上飞机。因为个头小,可以用电机启动,目前民航一般用这种方式,韩德逊降落的英雄机长就是失去主引擎后首先开启APU。随后主引擎用APU的Bleed Air启动,这个过程同样耗时较长,同时需要比较大的电池或地面车辆支援,对军用机不太合适。美国目前流行的是Jet Fuel Start,启动过程和民用一样,但APU小透瓶用压缩气体。
上面视频是剪辑过的,全过程大概一分钟。如果有兴趣,可以参考【2】中半分钟后,注意听引擎的声音和机后的喷射流的变化,就能判断出什么时候是APU启动,什么时候是主引擎启动。从KC-46这个例子,我们不难看出,没用的东西装了不少,要用的东西还缺。这也是钱的去处,而且要用的东西是有现成解决方案的。回到开头的视频,如果仔细听这位众议员的讲话,能判断他是修车的思路:不要用原厂(OEM)配件,随便找家便宜的(After Market)替换就成。在民航中,所有的螺钉螺帽垫圈都是供应链全程监控,可以找替代,但一般来说不会便宜很多。比较著名的例子英航飞行员飞行中出了舱,原因就是用错了窗户螺钉。军用从原则上来说是可以规避FAA监管,只要国防部允许就成,但这是省钱的办法么?这个九万不知道真假,政客说话10%的Truth很难。我个人认为是设备老旧,失去民用供应链支持,而厂家必须为军方这个单独客户维护一条不赚钱的生产线。谈到这,就接近政论了,打住。
【1】https://www.archives.gov/milestone-documents/president-dwight-d-eisenhowers-farewell-address
【2】
贴主:ming1000于2024_12_01 16:08:16编辑
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