重要的話說(shuō)三遍，本篇不是講英國(guó)的那個(gè)77mm小水管的A34“彗星”的發(fā)動(dòng)機(jī)而是繼續(xù)講Me 163“彗星”的發(fā)動(dòng)機(jī)，不過(guò)本篇是講Me 163B“彗星”的發(fā)動(dòng)機(jī)原理HWK 109 509系列發(fā)動(dòng)機(jī)。
至于為什么把HWK 109 509 A1會(huì)被歸屬為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，這里說(shuō)一下，在二戰(zhàn)時(shí)期的德國(guó)，德國(guó)帝國(guó)航空部（?Reich Air Ministry）使用一個(gè)對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的命名方法其中包括一個(gè)表示發(fā)動(dòng)機(jī)類型的前綴數(shù)字，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)為 9，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、反推力發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)為 109 ，因此HWK 109 509 A1為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
(資料圖片僅供參考)
HWK 109 509系列發(fā)動(dòng)機(jī)在我們所熟知的Me 163B火箭攔截機(jī)上是有使用過(guò)的，本文我們就來(lái)粗略介紹一下HWK 109 509系列發(fā)動(dòng)機(jī)一些部件及其原理。但是本文只重點(diǎn)講HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)
首先我們以HWK 109 509 A1型發(fā)動(dòng)機(jī)為例，HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)是HWK 109 509系列發(fā)動(dòng)機(jī)的第一個(gè)量產(chǎn)型號(hào)。
以下為上圖中HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)的大致結(jié)構(gòu)部件介紹（有的內(nèi)容可能在翻譯是會(huì)出現(xiàn)偏差，如果你發(fā)現(xiàn)了，請(qǐng)您在評(píng)論區(qū)指出）
1、燃料流量控制閥
2、C-stoff燃料過(guò)濾器
3、渦輪泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器
4、發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)與燃燒室之間的連接機(jī)構(gòu)?
5、蒸汽產(chǎn)生器?
6、推力噴管?
7、冷卻回流管?
8、燃燒室?
9、冷卻管?
10、連接到推力桿
11、發(fā)動(dòng)機(jī)固定框架?
12、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)機(jī)構(gòu)?
13、變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（用于電力啟動(dòng)的傳動(dòng)設(shè)備）?
14、廢氣排出口
15、燃燒室排氣閥? ??
1.HWK 109 509 A1的大致原理介紹
首先，我們來(lái)講一下Me 163B所使用過(guò)的HWK 109 509 A1的發(fā)動(dòng)機(jī)的原理，下圖為HWK 109 509 A1 的發(fā)動(dòng)機(jī)原理示意圖。
首先要說(shuō)的一點(diǎn)是Me 163 B“彗星”上所使用的HWK 109 509 A1型發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)是電啟動(dòng)的（這里的電驅(qū)動(dòng)是利用電力去帶動(dòng)過(guò)氧化氫渦輪泵來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)），根據(jù)美國(guó)人翻譯德國(guó)的Me 163B操作手冊(cè)里的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)容里，是這么說(shuō)的，他說(shuō)，HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)鍵在HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)箱上，而且HWK 109 509A1發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)鍵按下后會(huì)驅(qū)使HWK 109 509 A1上的過(guò)氧化氫燃料泵工作，從過(guò)氧化氫燃料箱里抽取過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫會(huì)流入到HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)的蒸汽產(chǎn)生器上，不過(guò)由蒸汽產(chǎn)生器里產(chǎn)生的蒸汽會(huì)作用到HWK 109 509 A1渦輪驅(qū)動(dòng)泵的渦輪葉片上使得渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)渦輪泵的渦輪葉片轉(zhuǎn)了4-5秒鐘后，可以按掉HWK 109 509 A1的啟動(dòng)鍵，HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作?，這里所以下美軍翻譯的Me 163B手冊(cè)上寫(xiě)的HWK R 509 和HWK 109 509都是指代同一個(gè)東西，及HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)。
還有在根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空咨詢委員會(huì)（NACA）在1947年翻譯自由赫爾穆特 瓦爾特（Hellmuth Walter ）在1943年編寫(xiě)的英文譯名為《REPORT ON ROCKET POWER PLANTS BASED ON T-SUBSTANCE 》的文章中（T-SUBSTANCE 既T-stoff，SUBSTANCE在英文里的意思是物質(zhì)，stoff是德文里的意思是物質(zhì)，既指代同一個(gè)物質(zhì)，80%的過(guò)氧化氫（H?O?）/ 少量的 8-羥基喹啉以及磷酸和磷酸鈉/ 20% H?O的混合物），這篇文章是赫爾穆特 瓦爾特對(duì)于他所設(shè)計(jì)的?R II 211發(fā)動(dòng)機(jī)（不過(guò)在這里，重要的事說(shuō)兩遍，R II 211(HWK 109 509 A 0)其實(shí)是HWK 109 509 A1的原型機(jī)，其原理大致是相同的）的描述是這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)是采用電驅(qū)動(dòng)的。
如果你了解Me 163B“彗星”所使用的HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式是電啟動(dòng)的話，接下來(lái)我們回到R II 211發(fā)動(dòng)機(jī)的原理圖（不過(guò)在這里，重要的事說(shuō)三遍，R II 211(HWK 109 509 A 0)其實(shí)是HWK 109 509 A1的原型機(jī)，其原理大致是相同的）。
2.HWK 109 509 A1的啟動(dòng)與渦輪泵的關(guān)系
我們對(duì)于上一張圖中標(biāo)號(hào)所代表的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明（以下描述可能會(huì)有所偏差，若有偏差，請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)里指出，謝謝）
1—驅(qū)動(dòng)渦輪泵
2—蒸汽產(chǎn)生器
3—T-stoff燃料泵
4—C-stoff燃料泵
5—燃燒室
首先，按下傳動(dòng)箱（見(jiàn)下圖箭頭標(biāo)的位置）上的啟動(dòng)鍵后，會(huì)帶動(dòng)HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)氧化氫燃料泵（上圖中所指的3）運(yùn)作，促使過(guò)氧化氫燃料泵從過(guò)氧化氫燃料箱中抽取過(guò)氧化氫，抽取的過(guò)氧化氫會(huì)流到蒸汽產(chǎn)生器（上圖中所指的3）里，蒸汽產(chǎn)生器產(chǎn)生蒸汽后，產(chǎn)生的蒸汽會(huì)作用在渦輪泵驅(qū)動(dòng)輪上，驅(qū)使渦輪泵驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而渦輪泵驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)C—stoff燃料泵（上圖中所指的4）從C—stoff燃料箱里抽取C-stoff。但同時(shí)過(guò)氧化氫燃料泵（上圖中所指的3）也在繼續(xù)從過(guò)氧化氫燃料箱中抽取過(guò)氧化氫。從C—stoff燃料箱里抽取C-stoff和過(guò)氧化氫燃料箱中抽取過(guò)氧化氫會(huì)流到燃燒室中，過(guò)氧化氫與C-stoff在燃燒室里的點(diǎn)火裝置里混合點(diǎn)火產(chǎn)生燃燒，過(guò)氧化氫與C-stoff混合燃燒產(chǎn)生大量的熱會(huì)被其產(chǎn)物吸收，從燃燒室中產(chǎn)生大量的高溫氣體從尾部的噴口噴出到大氣中，這一過(guò)程中，高溫氣體的熱能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的動(dòng)能，從噴口噴出氣體的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)镸e 163B“彗星”起飛的動(dòng)能。
這里也許有人會(huì)問(wèn)，為什么按下傳動(dòng)箱（見(jiàn)下圖箭頭標(biāo)的位置）上的啟動(dòng)鍵后，是首先帶動(dòng)HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)氧化氫燃料泵（上圖中所指的3）運(yùn)作呢？
若要回答這個(gè)問(wèn)題，我們可以從現(xiàn)存的有關(guān)于HWK 109 509 發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的歷史照片來(lái)說(shuō)明和有關(guān)于HWK 109 509 A1所使用的渦輪泵的大致結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明。
首先我們來(lái)看一下HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)上所使用的渦輪泵的結(jié)構(gòu)到底是什么樣的，從下圖可知，我們從左往右看，這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)大致是驅(qū)動(dòng)齒輪（嚙合在HWK 109 509 A1火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)箱的齒輪上）、滾珠軸承、過(guò)氧化氫燃油泵增壓級(jí)、過(guò)氧化氫燃油泵、渦輪驅(qū)動(dòng)輪、滾柱軸承、C-stoff燃料泵。
我們來(lái)看下面這張照片,下面這張照片是有關(guān)于HWK 109 509 A1的電啟動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)箱里與HWK 109 509 A1所使用的渦輪泵機(jī)上的驅(qū)動(dòng)齒輪相嚙合的兩個(gè)齒輪。
接著我們還是引用一下德國(guó)工廠的工人在給HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)裝配渦輪泵的照片來(lái)說(shuō)明一下，從下面這張照片和HWK 109 509 A1所使用的渦輪泵結(jié)構(gòu)以及Me 163B的操作手冊(cè)內(nèi)容里的引擎部分，是能夠說(shuō)明，HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪泵里的過(guò)氧化氫燃料泵是靠近HWK 109 509 A1的電啟動(dòng)傳動(dòng)裝置一端的，而且用電啟動(dòng)HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，電啟動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)箱里與渦輪泵相嚙合的兩個(gè)齒輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)渦輪泵的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪泵的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)會(huì)促使渦輪泵里的過(guò)氧化氫燃料燃料泵從過(guò)氧化氫燃料箱里抽取過(guò)氧化氫，抽取的過(guò)氧化氫并流到蒸汽產(chǎn)生器中。
3.HWK 109 509 A1的啟動(dòng)運(yùn)作與蒸汽產(chǎn)生器的關(guān)系
我們還是回到HWK 109 509 A1的原理簡(jiǎn)圖上
在HWK 109 509 A1的原理圖里，有一個(gè)名叫Auxiliary decomposer的裝置，在HWK 109?
509 A1的發(fā)動(dòng)機(jī)里，其蒸汽產(chǎn)生器的樣式是這樣的，見(jiàn)下圖。
接下來(lái)我們來(lái)看一下HWK 109 509 A1上所使用的蒸汽產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
下面是對(duì)于HWK 109 509 A1發(fā)動(dòng)機(jī)上所使用的蒸汽
a—過(guò)氧化氫溶液流入蒸汽產(chǎn)生器的入口?
b—過(guò)氧化氫溶液噴入蒸汽產(chǎn)生器的噴霧器?
c—裝載固體催化劑的網(wǎng)格籠,里面裝有固體催化劑
d—固定裝載固體催化劑的籃子的穿孔板
e—蒸汽產(chǎn)生器的蒸汽出口
我們來(lái)介紹一下在HWK 109 509 A1上的蒸汽產(chǎn)生器的原理，其原理是這個(gè)裝置是通過(guò)從過(guò)氧化氫溶液流入蒸汽產(chǎn)生器的入口?（a）中流入的過(guò)氧化氫溶液進(jìn)入過(guò)氧化氫溶液噴入蒸汽產(chǎn)生器的噴霧器?（b）中形成噴霧，在噴灑在裝載固體催化劑的網(wǎng)格籠（c）裝載固體催化劑的籃子里裝著的催化劑中，過(guò)氧化氫在催化劑的作用之分解成水蒸氣和氧氣，水蒸汽透過(guò)固定裝載固體催化劑的籃子的穿孔板（d），最后在蒸汽產(chǎn)生器的蒸汽出口（e）處排出。（請(qǐng)對(duì)照上圖來(lái)看）
關(guān)于在裝載固體催化劑的網(wǎng)格籠中催化劑，這里有一些說(shuō)法是，這個(gè)裝載固體催化劑的網(wǎng)格籠中是裝有蘸有高錳酸鉀和高錳酸鈣（Ca(MnO?)?）水溶液的水泥塊，這個(gè)說(shuō)法是在來(lái)源walterwerke上，網(wǎng)址請(qǐng)見(jiàn)http://www.walterwerke.co.uk/design/steam.htm，其實(shí)按化學(xué)上的定義來(lái)說(shuō)，這個(gè)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)它不算催化劑，它算一個(gè)促進(jìn)過(guò)氧化氫分解的混合物，只不過(guò)，這個(gè)水泥塊只是吸收高錳酸鉀水溶液或者高錳酸鈣水溶液的吸收載體而已。
還有一種說(shuō)法是美軍在1945年4月18號(hào)寫(xiě)《German Liquid Rocket Fuels》一文中說(shuō)HWK 109 509 A—1 發(fā)動(dòng)機(jī)的蒸汽產(chǎn)生器所裝的催化劑是由二氧化錳（MnO?）、水泥、沙子所混合而成的固體催化劑，不過(guò)在這個(gè)說(shuō)法在又是在美國(guó)國(guó)家航空咨詢委員會(huì)（NACA）在1947年翻譯自由赫爾穆特 瓦爾特（Hellmuth Walter ）在1943年編寫(xiě)的英文譯名為《REPORT ON ROCKET POWER PLANTS BASED ON T-SUBSTANCE 》里出現(xiàn)過(guò)這個(gè)催化劑這大概組成。
HWK 109 509 A1的蒸汽產(chǎn)生器里裝的催化劑的方案還有一種就是蘸有重鉻酸鉀（K?Cr?O?）和鉻酸鉀(K?CrO? )和高錳酸鉀(KMnO? )的水溶液的水泥塊，這個(gè)也就是HWK 109 509 的蒸汽產(chǎn)生器上所使用的D86催化劑的配方，關(guān)于D86催化劑的配方，在美軍由1945年8月31日編寫(xiě)的《German Technical Aid to Japan》一書(shū)中提到過(guò)。
不過(guò)，我們來(lái)寫(xiě)一下過(guò)氧化氫分別與這三個(gè)催化劑的反應(yīng)你就知道這三個(gè)催化劑為什么有促進(jìn)過(guò)氧化氫分解的能力。
當(dāng)蒸汽產(chǎn)生器里裝的催化劑為高錳酸鉀和高錳酸鈣（Ca(MnO?)?）水溶液的水泥塊時(shí)，其與過(guò)氧化氫反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式如下。
當(dāng)蒸汽產(chǎn)生器里裝的催化劑為是由二氧化錳（MnO?）、水泥、沙子所混合而成的固體催化劑，其反應(yīng)方程式為
當(dāng)蒸汽產(chǎn)生器里裝的催化劑為蘸有重鉻酸鉀（K?Cr?O?）和鉻酸鉀(K?CrO??)和高錳酸鉀(KMnO? )的水溶液的水泥塊時(shí)，其與過(guò)氧化氫發(fā)生的反應(yīng)為（這里先說(shuō)一下，重鉻酸鉀和過(guò)氧化氫在酸性條件下是可以反應(yīng)的，不過(guò)沒(méi)有查到水溶液態(tài)的三價(jià)鉻離子的生成焓變值，因此沒(méi)有在下面寫(xiě)出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式）
不過(guò)對(duì)于這三個(gè)催化劑與過(guò)氧化氫的反應(yīng)來(lái)看，它們都是放熱反應(yīng)，也就是說(shuō)，?HWK 109 509 A1的蒸汽產(chǎn)生器是利用過(guò)氧化氫與固體催化劑上的某一組分接觸并產(chǎn)生放熱反應(yīng)，利用其放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使得反應(yīng)體系中的水變?yōu)楦邷卣羝?，從而產(chǎn)生蒸汽。這些蒸汽會(huì)作用在渦輪泵的驅(qū)動(dòng)渦輪上，使其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)燃料泵去工作。
但是HWK 109 509 A1上還有什么零件，我們放到下期再說(shuō)（本篇未完待續(xù)）
