用烧煤的蒸汽机驱动飞机，能造什么样的飞机？现代技术造的蒸汽机飞机和二战飞机用枪炮空战，哪个赢？ 第1页

蒸汽机，特别是那种需要装煤的蒸汽机，不光自身功重比大概只有内燃机的一半左右，而且煤仓，水舱，蒸汽管道等等都需要占用大量的重量和空间。

勉强的话大概只有亨利.佩季400这样既有巨大体积又有巨大翼面积的飞机能凑合飞起来，至于载重之类的指标，你一架蒸汽飞机，放弃吧。

但是，蒸汽朋克的心是不会冷的哦。

借助塞伯坦的黑科技，我们有了这个。

现代技术制造的燃煤蒸汽动力军用飞机，有两种可行的方案：

1、超级空中堡垒型——重型轰炸机/炮艇机

2、里海怪物型——螺旋桨地效飞行器

设计分析：

上面有答案提到了燃煤蒸汽动力的几个缺点：燃料热值低、固体燃料使用不便、热效率低、重量大。

这些特点决定了燃煤蒸汽动力飞机的特征。

1、应该是一种螺旋桨飞机。

因为燃料热值低，所以发动机输出功率会低于内燃机，同时飞机的航程会更短。为了克服这个缺点，就需要采用超高涵道比的发动机。而所有航空发动机中，“涵道比”最高的是螺旋桨发动机。

即必须采用大直径、低转速的螺旋桨，才能使燃煤蒸汽动力飞机的推力和航程有实用价值。

然而代价就是飞得更慢。

原理见——蓝星海：如何评价航发三巨头的自适应变循环（GE）、齿轮传动箱（PW）、三转子（RR）技术，将来是否会分出高下？

2、应该采用高升阻比气动外形。

因为相同功率的外燃机的重量和体积都比内燃机大，所以飞机的升力也得更大才能飞起来。

为了提高升阻比，可以有这几个途径：

1）提高展弦比、平直翼。

即采用类似滑翔机的、无后掠的细长机翼。但机翼太细长会容易折断，所以也有极限。

2）增加机翼面积。

有两个途径：增加机翼长/宽；增加机翼数量。

前者受材料强度限制；后者就得上双翼、三翼、串列翼、鸭式、等非常规布局了。

3）采用高升力翼型。

即改良机翼剖面形状，提高升力。

4）翼尖改良。

即利用翼尖上翘、下弯、小翼等结构，减少翼尖涡流损失。

5）利用地面效应。

地面效应（物理学名词）_百度百科 可以显著提高升力。

不过这样就只能贴地飞了。

4、应该是重型飞机。

大型飞机的经济性更好，即可以用更少的燃料（热量）、承载更大重量、飞更远。

综上所述，最后能有实用价值的就只有超级空中堡垒型和里海怪物型两种了。

这两种飞机都不用考虑空战机动性了，所以为了实战就得插满火炮，——最终就是一种超重型多炮塔空中战列舰了。

然后……似乎是这货？？

【搬运】俄国CG动画短片《Крепость/Fortress》(堡垒)8分钟完整版_短片_电影_bilibili_哔哩哔哩

督公说了，必须烧煤，那么我们就合理想象一下一架烧煤的蒸汽动力飞机该是什么样。

首先鉴于燃煤蒸汽动力那令人发指的低效率，和烧煤、烧水的麻烦，推重比相当低，为了容纳煤、水以及蒸汽机，这肯定是一架大飞机，飞行平稳，不会倒飞，所以想要狗斗的都可以洗洗睡了。

德国原来设想的ME264蒸汽版可以作为参考，使用蒸汽轮机，还可以考虑超超临界机组和共轴反桨，那么造出来最好的样子应该是个蒸汽版的图95。

如果可以用现代电子系统、雷达、火控和近炸引信的话，那么可以布置成B-29或AC-130那样的武装，浑身上下都是插满加特林的自动炮塔。

这样的飞机如果与二战飞机空战，那画面简直太美〜(￣▽￣〜)(〜￣▽￣)〜

仔细想了一下，督公要求三个要素，非内燃机，固体煤，还有蒸汽做功。

大家可以跳出传统的活塞往复式蒸汽机的思路，从现有设计中寻找灵感，例如瑞典的斯特林发动机就是一个很好的对照物，被大量应用于常规动力AIP潜艇上，某种意义上来说，两个环境对发动机的要求是同样的:都是寸土寸金的环境下装备一台功率密度较高的发动机，最大的不同是潜艇相较于飞机对质量不敏感，飞机相当于潜艇对噪音不敏感。

斯特林发动机的原理是通过加热做功工质使工质沸腾产生蒸汽带动活塞式发动机做功，考虑到飞机对质量更敏感，那么发动机的功率密度要更高，所以应该把活塞往复的做功方式改为蒸汽轮机的涡轮机做功。细节上还可以真的效仿蒸汽轮机，分为高压轮机，中压轮机和低压轮机。

关于燃料，可以考虑将块状煤清洗，精选，粉碎后装入煤箱，通过鼓风像燃烧室喷入煤粉燃烧做功。这个并不是异想天开，sr71在设计时曾因为普通的燃料难以适应sr71的环境一度导致设计人员考虑使用碳粉或各种金属粉末等固体燃料来燃烧做功，直到新型燃料研发成功后才被取代。

先想这么多，欢迎大家批判

最后

马督工永远健康！

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下午半睡半醒之间开了一下脑洞，把整个热机大致的结构画出来了(如上):

中心竖线:主轴，对称轴

三角形:进气调节锥

第一个梯形:风扇

第二个梯形:高低压气机

矩形:热交换室

第三个梯形:涡轮机

第四个梯形:燃烧室

绿色梯形:受热汽化做功介质的涡轮机

绿色线:做功介质管道

灰色粗线:煤粉进料口

灰色指针:煤燃气及煤灰出口

蓝色线:常温空气

红色线:因压缩or加热导致升温的高温空气

橙色:燃烧室

原理即是煤粉燃烧，产生的热量汽化做功介质并带动做功介质的涡轮机转动。涡轮机带动压缩机做功，压缩空气。做功后的高温介质泵到热交换室加热压缩空气(提高涡轮前温度以提高效率)，压缩空气再带动涡轮机以及风扇，产生推力。整个系统很像一般的涡扇发动机，就是热交换麻烦了些。

实际操作中，完全可以把做功介质涡轮机的流量停掉，做功介质直接进入热交换室加热压缩空气做功，这样效率更高，但是这就不是什么纯粹的“外燃机”了。

另外，督公的想法很大程度上是想造一台已煤这类固体为燃料，能推动飞机上天的发动机。答主认为督公完全可以换用杂质更少的石墨粉末在热交换室燃烧，提高效率。只不过这是纯粹的内燃机。

至于与二战飞机空战，同时代同水平的武器不敢说，很多变量难以控制。但是如果还上现代装备，如可编程炮弹，火控雷达，现代航电，那么敢说二战飞机必然打不过。

最后

救世济民安天下！元老院至大！

俄国Можайский 在19世纪末期建造了使用蒸汽机的 飞机。

【多图及视频流量预警】

督工开的这个脑洞有意思。我来严肃、认真、详细的回答一下好了。

简单的说：

造出蒸汽飞机肯定可以做到。

不过，这样造出来的飞机，如果要达到活塞式内燃机引擎飞机的性能，单机造价肯定比活塞式飞机高很多。也就是说，性价比较低。又或者说，在同等技术水平下，肯定能造出要么更便宜、要么性能更好的活塞式飞机。这点，其实督工也清楚，不然题目就不会那样表述了。

坚持一定用固体煤作为燃料的话，要设计出战斗机会有很多技术困难需要克服。如果可以用煤变油技术，用提纯的液体煤燃料，那就好多了；或者气化，再提取煤气中的甲烷，做成液化甲烷，应该也比固体煤容易。

至于空战，我能上现代电子系统、火控和近炸引信不？

能上的话，对着二战水平的武器系统，在空中一对一胜算还是比较高的。不过，如前所述，即使是用现代技术造的蒸汽飞机，性价比还是不及二战时的活塞引擎飞机。如果是二战那样的世界大战，要拼消耗的话，那就不太妙了。而且，蒸汽机还有个需要预热、让锅炉里的蒸汽达到温度和压力的问题，蒸汽动力战斗机的紧急出击能力堪忧啊。

技术细节分析：

蒸汽机作为飞机动力，与内燃机相比，最大的缺点还是需要额外增加做功的蒸汽及其相关的设备。内燃机是由燃料燃烧膨胀产生的气体直接做功、转化为机械能；而蒸汽机则是燃料把蒸汽加温加压，由蒸汽做功。也就是说需要多一套蒸汽循环系统，以及相应的重量和维护工作。这个先天限制也决定了在需要“斤斤计较”的航空器上，蒸汽机比内燃机天生就差了一些。

历史上，蒸汽飞机是有人搞过的，而且成功试飞过。1933年，在美国加州奥克兰市的比斯勒兄弟（ George D. Besler and William J. Besler）就成功试飞了他们的蒸汽飞机。机体由一架Travel Air 2000改装，引擎为两缸、150马力，引擎重500磅（约227公斤）。与此相比，原版Travel Air 2000的引擎为一具莱特旋风（Wright Whirlwind），9缸、风冷、250马力，自重同样为500磅左右。也就是说，同等技术水平、同等重量下，航空蒸汽引擎的出力大概只有内燃机的60%。而且，增加了蒸汽循环系统的可维护性也比内燃机要差。

当然，比斯勒兄弟飞机的燃料是油，而不是固体的煤。燃料的问题等等慢慢聊。

比斯勒兄弟的蒸汽引擎飞机，图：

超带感的视频：

然后就是燃料的问题了。煤有两个问题：能量密度，和更重要的：燃料供应问题。

首先是能量密度，固体煤天生就比油要低。如下图，从重量上来说，固体煤为汽油的56%到71%：

战斗机是需要机动的，需要考虑到爬升、俯冲、侧飞、倒飞等各种姿态下的燃料供应。如果用形状不规则的天然固体煤块作为燃料，会有很多问题。现实世界中的战斗机，因为有密封油箱及泵来维持油路中的压力，所以可以保证在各种姿态飞行时都能供油。但如果用固体燃料，就不能用泵了。这也是为什么当年比斯勒兄弟的飞机还是用油作为燃料。

而且，还有一个油门的问题。液体燃料可以用阀门和泵调节燃料供应，来决定引擎出力大小。固体燃料就比较麻烦了，特别是形状不规则的天然固体煤块。而且还得考虑一个燃烧后的杂质残留问题。

P-47战斗机的内部供油系统：

如果坚持要用煤，最好的办法是煤变油技术，用提纯的液体煤燃料，那样用现成的活塞战斗机油路设计就可以。或者气化，做成高压煤气甚至液化煤气，这里需要高压容器和管路、阀门。

如果坚持一定要用固体煤，天然的、不规则形状的煤块也不是最好的选择。一则不规则的形状导致燃料供应系统设计上的困难，二来天然煤块燃烧后还是会有很多杂质残留。恐怕把精煤捣碎、尽量去除杂质，加工成形状规则的圆柱形煤饼或者煤片，然后用类似弹夹或弹链的系统，向多个燃烧室供煤，是比较好的选择。多燃烧室，就可以比较方便的调节“油门”大小。

至于空战，我方能上现代电子系统、火控和近炸引信不？

能上的话，对着二战水平的武器系统，在空中一对一胜算还是比较高的。不过，如前所述，即使是用现代技术造的蒸汽飞机，性价比还是不及二战时的活塞引擎飞机。如果是二战那样的世界大战，要拼消耗的话，那就不太妙了。而且，蒸汽机还有个响应时间的问题，毕竟需要预热、让锅炉里的蒸汽达到温度和压力，蒸汽动力战斗机的紧急出击能力堪忧啊。