第一百零五章：电力，工业发展的发动机

蒸汽轮机，自从1884年由英国工程师查尔斯·阿尔杰农·帕森斯，发展出来真正实用化的多级反动式蒸汽轮机开始。

到现在1937年，已经发展了五十三年了。

这五十三年中，在蒸汽轮机的技术发展上，可以说是突飞猛进。

从最开始的只有十马力，发展到现在苏联在Pr.23型战列舰上使用的蒸汽轮机动力装置，最大达到了225000马力。

虽然这计划建造四艘的战列舰，直到最後战争结束，也没有真正的走下船台。

但是它的动力系统的研制工作，还是给苏联提供了太多的技术积累。

蒸汽轮机的基本原理说起来并不复杂。

它的动力源头和蒸汽机一样，同样来自於烧开水的锅炉。

只不过蒸汽轮机的蒸汽不是推动活塞工作，而是通过它的高压去吹动叶轮旋转。

是把蒸汽热能，通过蒸汽轮机转换成机械能的一个过程。

一个烧开水的高压锅炉，在压力足够的时候，通过高压管道送入蒸汽轮机进气口。

蒸汽轮机内的定子叶轮，通过它的叶片，把高压蒸汽分流，每一个定子叶片分出来的高压蒸汽就是一个小汽条。

这个有着巨大压力的小汽条被分流出来之後，会吹到定子叶轮後方的转子叶轮的叶片上。

转子叶片被高压气体吹动，於是转子叶轮带动转子轴转动，转子轴通过转动，就把蒸汽热能转化成了用於带动发电机转动的机械能。

整个过程原理就是这麽一个东西。

至於为什麽有的蒸汽轮机带起来的动能大，有的带起来的动能小。

这就是设计上的问题了。

一个是蒸汽压力的大小，直接决定了蒸汽轮机的动能转换。

第二个就是转子和定子叶轮上的叶片设计。

叶轮组的直径、叶片的多少、叶片承压的面积、叶片承压角度、定/转子叶轮组的数量。

高压区叶轮组的组合，中压区的叶轮组的组合，低压区的叶轮组合。

这些设计，才是决定一台蒸汽轮机的动能转化效率高低的主要问题。

转化效率越高，这台蒸汽轮机的所能传出来的功率也就越大。

至於蒸汽轮机的高压区和中低压区的工作原理也很简单。

高压蒸汽进入的第一个叶轮腔室，带动腔室内的多组转子叶轮後。

排出来的，降温已经降低，压力也减小的蒸汽，会通过管道被再次送进锅炉进行加热。

在进行二次加热的蒸汽会被送入中压叶轮腔室。

而从中压区出来的蒸汽就不会再被送进锅炉了，而是直接进入低压区。

在低压区做功完成的蒸汽，会在冷凝器中冷凝成热水後，被送进锅炉里再次被烧成水蒸气。

如此往复循环，就可以让蒸汽轮机成为一个动力源。

在这台一千二百吨的锻压机没有成型之前，电气实验室和动力实验室的同学们，已经开始对蒸汽轮机发电机组进行了基础研究，和超小型蒸汽轮机的验证实验。

在陈常在给出的高压锅炉和蒸汽轮机图纸，以及特科的同志们收集过来的，国内外关於锅炉和蒸汽轮机的技术资料的帮助下。

早在几个月前，就搞出来了一个超小型的，只有五十千瓦的蒸汽轮机发电机组。

这个发电机组，完全就是进行初步理论实践的试验品，它的作用就是对蒸汽轮机发电机组後期制造的一次摸索。

而在一个月前，第二台一百千瓦的蒸汽轮机发电机组也开始了发电。

这同样是为了在小型机组进行同比例放大後，所可能遇到的一些问题进行论证和解决。

因为蒸汽轮机发电机组的同比例放大，并不是简单的个头变大了那麽简单。

这里面还涉及了材料变化、叶片和轴承的材质选择、密封材料的选择、温度控制、压力、转速、稳定性、电流、电压等等方面的计算和控制方法的改变。

至於为什麽只是做到了一百千瓦就不再往大做了，那是因为在没有一千二百吨级锻压机的时候。

五百吨的锻压机锻造出来的主轴，最大只能适应在一百千瓦的发电机组身上。

如果再放大，那麽不管是蒸汽轮机还是发电机，它们的主轴都承受不住那麽大的扭矩。

不过现在一千二百吨锻压机正式成功运行了。

陈常在就可以用这台锻压机锻压出来，理论上可以用在六兆瓦蒸汽轮机发电机组上的两个主轴。

一兆瓦=一千千瓦=一百万瓦。

也就是说一兆瓦的蒸汽轮机发电机组所能发出来的电能，等於十台现在由柴油机带动的一百千瓦发电机组所发出来的电能。

在同样的发电量下，这里面的能源消耗是完全无法相比的。

在同样的电量下，蒸汽轮机消耗的能量，是柴油发电机组的百分之五十六到七十一。

但是蒸汽轮机使用的燃料是煤炭，而柴油发电机组使用的是柴油。

这两样燃料在陕北的价值是完全不一样的。

陕北的煤炭可是比石油多到不知道哪里去了。

而陈常在刚开始，也不准备把这第一个应用实验型蒸汽轮机发电机组搞得太大。

他还是认为，在这上面还是一步一步的来，稳妥一些更好。

就像是锻压机，他也没有一步就上到五千吨锻压机，而是从一百五十吨到五百吨再到一千二百吨，一步一步的积累技术经验，稳步走起来的。

「老师，咱们这第一台真正的蒸汽轮机发电机组，真的只是搞一兆瓦的机组？

是不是太小了点？」陈常在的学生们问道。

陈常在说道：「这已经不小了，这已经是你们搞出来的那个一百千瓦发电机组的十倍了。

要知道在技术发展上，不是跨度越大越好，每一个量级的变化，都有着我们无法预见的问题出现。

理论有时也只是理论，在实际运用时，理论也会出现偏差。

我们在理论计算的时候认为完全没有问题的数据，在真的运用在一兆瓦蒸汽轮机上时，也可能会出现不准确的情况。

还有我们在一百千瓦发电机组上可以正常运用的材料和数据，等到了兆瓦级机组上的时候，它也可能就无法承受那麽高的压力和扭矩。

所以我们只能一步一步的来，从小到大慢慢走，打牢我们的基础，积累出来更多的经验教训。

才能真正走的更远。

如果现在就迈大步子，是容易摔跟头的。」

对於陈常在的话，学生们还是会听的，这些年来，陈常在在对他们技术的指导方向上，从来都没有出现过什麽错误。

有时候陈常在会很大胆，但是有的时候，又是极其小心谨慎。

就像是对於这台一兆瓦蒸汽轮机和发电机的主轴锻造工作，从一开始锻造到最後进行精加工，他都是从头跟到尾的。

因为想要带动一兆瓦的发电机，这两根主轴需要承受1360马力的功率，六千三百多牛米的扭矩。

而在使用中，还必须要留出来至少百分之十以上的冗余。

不过陈常在还是相信，这次对於这个一兆瓦蒸汽轮机发电机组的试制工作，是完全可以成功的。

因为这个小家伙确实是不大。

在後世十兆瓦以下的蒸汽轮机发电机组，都是属於超小型火电站的范畴。

而一兆瓦的蒸汽轮机发电机组，更是超小型中的超小型了。

但即便是这么小的发电机组，也是未来国内电力发展最坚实的基础。

想要未来的工业真正能够发展起来，火力发电是重中之重。

即便是在後世，火力发电站，也是电力供应当中绝对不可或缺的电力供应来源。

柴油发电机组，因为它的动力特性，所以只能是作为备用电源存在，是无法做到大面积普及的。

电能，是工业发展中真正的发动机，没有电能，就无法发展出来真正的大工业。

蒸汽机和内燃机，最多就是这台电力发动机的启动钥匙。

所以後世工业的发展，是和当地的发电量息息相关的。

而当工业真正发展起来的时候，一座真正大型工厂所需要的电能，都相当於一座中小型城市的用电量了。

在看着最後这台蒸汽轮机和一兆瓦发电机的主轴，全都加工完成後。

他又和张师傅以及刘师傅共同检查了这两根轴

，都认为这两根轴的锻造是成功的。

完全能够达到现在这台发电机组的使用要求。

而精密模具厂那里已经拿出来了蒸汽轮机叶轮和叶片的压制模具。

这套模具，是为在一千两百吨自由锻压机下，对叶轮盘和叶片进行锻造工作准备的。

当陈常在检查过第一个叶轮轮盘和叶片的锻造成品之後，他知道这台蒸汽轮机没有问题了。

以铬镍合金钢制成的主轴和叶片，完全可以满足蒸汽轮机高温高冲击的工况要求。

这也是那位乔治.史密斯先生，通过他的渠道给陕北这边弄来了大量的铬、镍矿粉。

否则陈常在，在面对需要大量合金钢的蒸汽轮机时，也只能是巧妇难为无米之炊。

在确定了蒸汽轮机这边暂时没有问题之後，他就把这一摊子交给他的学生们。

而他就再次回到了航空实验室那边。

现在航空实验室，陈常在的学生们，除了还在不断的改进那台V8发动机和歼教一型战斗教练机之外。

还有两个项目在同时进行着。

一个是发动机项目。

而发动机项目除了V12液冷发动机之外，还对星型风冷航空发动机进行了立项开发。

毕竟现在有了直列发动机和V8型发动机研发制造的基础，也就有了可以对下一代的发动机进行攻关的基本条件。

星型发动机，在整体上来看是比液冷V型发动机更加简单的。

因为它舍弃了复杂的水冷系统，完全靠风冷来进行散热工作。

但是也就是因为这样，这种发动机，在单排5—7缸的时候，它的功率并没有太大的发展空间。

而当做到单排九缸星型发动机时。

它的设计和加工工艺难度，就上升到另外一个量级，这时它的制造难度就比V

型液冷发动机还要高了。

而为了提升星型发动机的功率，在单排九缸已经成为极限的情况下，就只能采用双排发动机。

而风冷双排星型发动机的制造难度就更加复杂了。

尤其是它散热系统的加工设计是非常困难的。

这也就是陈常在为什麽没有在一开始，就采用星型风冷发动机，而是直接上手液冷V型发动机的原因。

主要还是被加工能力给限制住了，对於大功率星型发动机的开发工作。

再有就是，在发动机的功率空间上限上，V型液冷发动机的上限更高，覆盖面更广，未来发展的空间也更大。

在整个二战时期，大量使用星型风冷航空发动机的国家，是美国和小鬼子。

而大量使用V型液冷发动机的国家是英国和德国。

在飞机使用发动机的选择上还要考虑一个很现实的问题。

那就是迎风面积。

星型风冷发动机虽然因为取消了液冷系统，但是星型发动机的迎风面积也是最大的。

星型风冷发动机的缸径越大，活塞行程越长，它的迎风面积也就越大，风阻也就越大。

这一点，在战斗机的设计上也是必须要慎重考虑的。

如果星型风冷发动机的功率，无法有效包含风阻带来的功率损耗，那麽这款发动机就是不适合的。

所以在开发发动机的基础工作上，陈常在更倾向於V型液冷发动机。

但是这也不代表着，陈常在会放弃星型风冷发动机，因为事物的发展是动态的，没有什麽东西能够包打天下。

每一款发动机都会在它的某一个区间，有着最优秀的表现。

而除了发动机之外。

陈常在还带着他的团队，设计一款真正的单翼超轻型战斗机。

这款战斗机，将会装上现在歼教一型战斗教练机装备的发动机。

通过它相对有限的功率，让这款战斗机，能够在空中具有相对更加优秀的格斗能力。

这款战斗机，将会是在他设想中的，以P51野马为发展构架的，那款真正的战斗机出现之前。

作为守卫陕北领空的支柱型飞机。

而这款飞机，陈常在准备以後世苏联在1942年设计的拉五战斗机为蓝本，采用它的优点设计出来一款新飞机。