記者丨張一弛

責(zé)編丨聽雪煮火鍋

現(xiàn)在環(huán)保人士包括一些電池車的產(chǎn)生者都喊著說：以傳統(tǒng)能源為基礎(chǔ)的發(fā)動機已無潛力可挖，未來屬于純電動。每當(dāng)聽到如此幼稚、淺薄論調(diào)，我都忍不住想笑，他們對于力量一無所知。

當(dāng)把傳統(tǒng)能源中的化學(xué)能完全釋放后，會超乎絕大多數(shù)人類的想象，這份力量在航天航空領(lǐng)域被體現(xiàn)的淋漓盡致。比如曾經(jīng)世界上推力最大的民用航空發(fā)動機，通用電氣的GE90，它擁有127900磅的最大推力，作為繼任者GE9X的最大推力更達(dá)到了134300磅。或許你對推力沒有具體的概念，舉個例子說GE9X的推力已經(jīng)超過了美國第一代紅石系列載人火箭了。再比如以EG90核心機為基礎(chǔ)開發(fā)的LM9000燃?xì)廨啓C，它的軸功率超過了10萬匹馬力。

波音747掛載GE9X測試，看看它尺寸有多大

當(dāng)然，紅石系類火箭是人類最早期的作品，現(xiàn)在航天發(fā)動機的能力更是常人難以想象那般恐怖。美國曾經(jīng)的航天飛機上，單是高壓氫、氧泵的總功率就能達(dá)到73MW，相當(dāng)差不多10萬匹馬力，再圈一遍重點，這只是泵的功率，可想而知推進(jìn)器的功率了。而且它的體積僅有你家床頭柜那么大，各個軸承之間沒有任何的油液潤滑，潤滑工作是交給零下180度的液氧來完成的。

航天飛機的引擎，氫、氧泵只是其中的一小部分

且拋開航天發(fā)動機不談，因它們們有氧化劑加持。單說航空發(fā)動機，它們?yōu)楹螕碛腥绱梭@人的輸出能力呢？這樣從發(fā)動機的做工原理說起，汽車搭載的活塞發(fā)動機是間斷做工的。一個完整的循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成，只有“做功”沖程是向外釋放能量的。以單缸發(fā)動機為例，在一個單位時間中，只有四分之一的時間是在做功的。

四沖程活塞引擎工作方式

而飛機引擎，也就是我們常說的噴氣引擎，它是由壓氣機、燃燒室和渦輪這三大核心部件組成的。空氣被壓縮之后，進(jìn)入燃燒室與燃油混合被點燃，高壓、高熱氣體向后噴出帶動渦輪，渦輪繼續(xù)帶動壓氣機工作，如此循環(huán)下去就是噴氣引擎的基本工作原理。它是持續(xù)做功的，就像是一個火爐，只要不斷補給燃料就可以了。

噴氣引擎工作方式

這里還要說明一點，很多人認(rèn)為噴氣引擎是利用牛頓第三定律，依靠引擎尾端高速噴出的氣體反推飛機前進(jìn)的。的確，早期的渦輪噴氣引擎是這個原理，但效率太低。我們現(xiàn)在坐的飛機，都是渦輪風(fēng)扇引擎，也就是在壓氣機前部安置一個巨大的風(fēng)扇，同樣由后部的渦輪提供動力。風(fēng)扇提供的推力占比達(dá)到了80%以上，尾端高速氣流所產(chǎn)生的反作用力占比已經(jīng)很小了。

可以看到GE90前端巨大的風(fēng)扇

既然可以安裝風(fēng)扇，那么把風(fēng)扇換成變速箱就可以為船舶、車輛提供動力了。事實中，早就有船舶、車輛采用了這種動力形式，比如美軍的阿利·伯克級驅(qū)逐艦以及M1埃布拉姆斯主戰(zhàn)坦克。只不過這種動力形式放在車輛、船舶上不再稱為噴氣引擎，會換一個說法，叫做——燃?xì)廨啓C，但核心部件和工作原理與飛機引擎并無二致。

阿利·伯克級驅(qū)逐艦的心臟LM2500燃?xì)廨啓C，相比于它近萬噸的體型發(fā)動機真的很小

噴氣引擎或燃?xì)廨啓C除了之前說的效率高、動力強勁之外，相比活塞引擎還有其它的優(yōu)點，比如不挑食。倘若給汽油引擎加柴油或者給柴油引擎加汽油，結(jié)果肯定是開不出一公里就趴窩。理論上，只要滿足液體、能夠燃燒這兩個條件，就可以成為噴氣引擎/燃?xì)廨啓C的燃料，汽油、柴油、煤油、酒精哪怕是香奈兒的香水都可以加。自然也就不用擔(dān)心油品不好，產(chǎn)生積碳、爆震等問題了。

跑個題，為什么飛機一定要用航空煤油呢？其一，由于航空煤油的熱值高，也就我們說的能量密度高，相應(yīng)的產(chǎn)生的能量就大；其二，汽油不穩(wěn)定具有揮發(fā)性，放在飛機上不安全，柴油則是因為低溫流動性差，在萬米高空上溫度都在零下70度，而航空煤油低溫流動性好且沒有揮發(fā)性，自然是最為合適的選擇了。反觀相同構(gòu)造的燃?xì)廨啓C，因為排除了溫度因素，就可以放心的使用輕質(zhì)柴油了。

回頭說車，燃?xì)廨啓C之所以沒有出現(xiàn)在汽車上，主要是兩大原因。一個是油耗問題，雖說燃?xì)廨啓C在穩(wěn)定工況下效率高，但是汽車基本不可能在穩(wěn)定工況下行駛，即便不堵車，等紅綠燈總歸無法避免。在停車怠速時，燃?xì)廨啓C的油耗就非常嚇人了。再來舉個例子，飛機除了主引擎外，在尾部還有一個輔助動力裝置（APU），它是一個很小的噴氣引擎，在停機坪上為飛機提供電力，這臺小引擎每小時油耗在100到200升。

空客320系列的APU

再有就是燃?xì)廨啓C的噪音太大，那些住在航線下的朋友都會吐槽飛機的噪音，想想看小區(qū)下如果是個停機坪會是什么結(jié)果。

但這些問題也不是絕對沒法解決，還記得泰格魯斯?騰風(fēng)這個名字么，旗下GT96 TREV概念超跑的核心動力就是一臺微型燃?xì)廨啓C。為了解決效率問題，GT96 TREV的做法是加入了電機，讓它成為一臺混合動力車型。這款車和現(xiàn)在的增程式混合動力思路相同，燃?xì)廨啓C只作為發(fā)電機并不參與驅(qū)動，如此在怠速時可以為電池充電，能量并沒有浪費。

這是一個很好的思路，繼續(xù)想下去還有很多的可能性，比如類似豐田THS這類動力分流式混動系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C參與動力輸出，但由電機來調(diào)控，讓燃?xì)廨啓C始終處于最高效的運轉(zhuǎn)區(qū)間。另外，當(dāng)面對最大動力請求時，還可以設(shè)計一套直連系統(tǒng)，讓燃?xì)廨啓C直接驅(qū)動車輪，正好發(fā)揮它的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)燃料的潛力遠(yuǎn)比我們想象的大，把燃?xì)廨啓C放在汽車?yán)镏皇瞧渲械囊粋€方向。即便往復(fù)活塞式引擎也是有很大潛力可以挖掘的，現(xiàn)在很多車企都能做出接近/到達(dá)40%熱效率的引擎了，而在實驗室中已經(jīng)有50%熱效率的引擎誕生，未來就是如何擴寬和量產(chǎn)這些高熱效率引擎的問題。

再看看電池車那可憐的能量密度和極其低效的能量補給方式，怎么可能是未來趨勢呢。