柴油机配件-HWK109509A1发动机的部件及其原理，你知道多少？火箭发动机原理图解

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重要的事情我已经说了三遍了。 本文不是关于带有77毫米小水管的英国A34“彗星”发动机。 它是关于Me 163“彗星”的发动机，但重点是Me 163B“彗星”使用的发动机HWK 109。 509系列发动机之一——HWK 109 509 A1发动机。

至于为什么有些网站（例如）将HWK 109 509 A1归类为火箭发动机，我告诉你，德国二战期间，德国帝国航空部（Reich Air）使用的航空发动机命名方法包括一个表达发动机型号的前缀编号，活塞发动机的编号为9，喷气发动机、火箭发动机、反推力发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机的编号为109，所以HWK 109 509 A1是火箭发动机。

日本人绘制的Me 163 B“彗星”图纸

HWK 109 509 系列发动机已用于著名的 Me 163B 火箭拦截器。 在本文中，我们将简要介绍HWK 109 509系列发动机的一些部件和原理。但本文仅关注HWK 109 509 A1发动机

首先，我们以HWK 109 509 A1发动机为例。 HWK 109 509 A1发动机是HWK 109 509系列发动机的首款量产型号。

HWK 109 509 A1 发动机

图为HWK 109 509 A1火箭发动机的总体结构图。

下面是上图中HWK 109 509 A1发动机的大致结构部件介绍（部分内容翻译可能有偏差，如果发现请在评论区指出）

1.燃油流量控制阀

2. C-stoff 燃油滤清器

3.涡轮泵调速器

4、发动机控制机构与燃烧室的连接机构

5.蒸汽发生器

6. 推力喷嘴

7.冷却回水管

8.燃烧室

9. 冷却管

10. 连接推杆

11.发动机固定架

12.发动机启动机构

13、无级变速传动机构（电启动用传动装置）

14.废气出口

15.燃烧室排气阀

1. HWK 109 509 A1一般原则介绍

首先我们来说说Me 163B所使用的HWK 109 509 A1发动机的原理。 首先展出的是HWK 109 509 A1的发动机样式图。

这张图中的R II 211实际上是HWK 109 509 A-1的原型机。

下图为HWK 109 509 A1发动机的示意图。

事实上，Me-163 B“彗星”也使用了HWK 109 509 A-0（R II 211）发动机。 你为什么没有提到呢？ 但请注意，HWK 109 509 A-0（R II 211）实际上是 HWK 109 509 A-1 原型机，这张图也可以说明 Me 163 B“彗星”上使用的 HWK 109 509 A1 的原理。

首先要说的是，Me 163 B“彗星”上使用的HWK 109 509 A1发动机实际上是电动启动的（这里的电驱动是用电驱动过氧化氢涡轮泵来启动发动机）。 据美国人翻译了德国Me 163B操作手册中的发动机内容并这样说道。 他表示，HWK 109 509 A1发动机的启动按钮位于HWK 109 509 A1发动机的变速箱上，HWK 109 509A1发动机的启动按钮按下时，HWK 109 509 A1上的过氧化氢燃油泵开车上班，从过氧化氢油箱中提取过氧化氢。 过氧化氢会流入HWK 109 509 A1发动机的蒸汽发生器，但蒸汽发生器中产生的蒸汽会作用在HWK 109 509 A1涡轮驱动泵的涡轮叶片上，导致涡轮叶片旋转。 涡轮泵的涡轮叶片旋转4-5秒后，可以按下HWK 109 509 A1的启动按钮，HWK 109 509 A1发动机停止工作，因此Me中写的HWK R 509和HWK 109 509美军翻译的163B手册指的是同一个东西，和HWK 109 509 A1发动机。

还有一篇英文译文《ON POWER baseD ON T-》（T-both T-），作者 （）于1943年撰写，由国家航空咨询委员会（NACA）于1947年翻译。 stoff在英语中是物质的意思，stoff在德语中是物质的意思。 指的是同一种物质，80%过氧化氢（H2O2）/少量8-羟基喹啉、磷酸和磷酸钠/20%H2O混合物），这篇文章是关于他由 设计的R II 211发动机（不过这里，重要的事情说两遍，R II 211（HWK 109 509 A 0）其实就是HWK 109 509 A1原型机的描述（原理大致相同），就是发动机是电动启动的。

如果你明白Me 163B“彗星”所使用的HWK 109 509 A1发动机的启动方式是电启动的话，那么我们回到R II 211发动机的示意图（不过这里重要的事情说三遍） ，R II 211（HWK 109 509 A 0）实际上是HWK 109 509 A1的原型，其原理大致相同）。

2、HWK 109 509 A1的启动与涡轮泵的关系

我们简单解释一下上图中数字所代表的结构部件（以下描述可能有偏差，如有偏差，请在评论区指出火箭发动机原理图，谢谢）

1—驱动涡轮泵

2—蒸汽发生器

3—T型燃油泵

4—C-stoff燃油泵

5—燃烧室

首先，按下变速箱上的启动按钮后（见下图中箭头标记），HWK 109 509 A1发动机的过氧化氢燃油泵（上图中的3）将被驱动运行，促使过氧化氢燃油泵运行。 从过氧化氢燃料箱中提取过氧化氢。 提取出来的过氧化氢会流入蒸汽发生器（上图中的3）。 蒸汽发生器产生蒸汽后，产生的蒸汽作用于涡轮泵驱动轮，带动涡轮泵驱动轮旋转，从而涡轮泵驱动轮的旋转带动C-Stoff燃油泵（简称4）上图中）从 C-stoff 油箱中提取 C-stoff。 但与此同时，过氧化氢燃油泵（上图中的3）继续从过氧化氢燃油箱中泵出过氧化氢。 C-stoff从C-stoff燃料箱中提取，并且过氧化氢从燃料箱中提取。 过氧化氢将流入燃烧室。 过氧化氢与C-stoff混合并在燃烧室内的点火装置中点燃，产生燃烧。 氢氧化物和碳材料的混合燃烧产生大量的热量，这些热量被其产物吸收。 燃烧室产生大量高温气体，从尾喷管喷出到大气中。 在此过程中，高温气体的热能将转化为气体。 从喷嘴喷出的气体的动能将转化为Me 163B“彗星”起飞的动能。

这里有人可能会问，为什么按下变速箱上的启动按钮（见下图箭头位置）就会带动HWK 109 509 A1发动机的过氧化氢燃油泵（上图中的3）运转。 ？

要回答这个问题，我们可以从现有的HWK 109 509发动机的装配历史照片以及HWK 109 509 A1所用涡轮泵的总体结构来说明。

首先我们来了解一下HWK 109 509 A1发动机所使用的涡轮泵的结构。 从下图可以看出，从左到右看，这款发动机的结构大致是传动齿轮（啮合在HWK 109 509 A1火箭发动机传动箱齿轮）、滚珠轴承、过氧化氢燃油泵增压器级、过氧化氢燃油泵、涡轮驱动轮、滚柱轴承、C-stoff 燃油泵。

此图显示了 HWK 109 509 A2 火箭发动机上使用的涡轮泵。 不过，我在这里解释一下，HWK 109 509A1发动机上使用的涡轮泵和HWK 109 509 A2上使用的涡轮泵的结构实际上是相同的。

我们来看看下面的照片。 下图为HWK 109 509 A1电启动传动机构箱内的两个齿轮，与HWK 109 509 A1所用涡轮泵上的驱动齿轮啮合。

接下来我们引用一张德国工厂工人为HWK 109 509 A1发动机组装涡轮泵的照片来说明。 从下图HWK 109 509 A1所采用的涡轮泵结构以及Me 163B操作手册中发动机部分的内容可以说明，HWK 109 509 A1的涡轮泵中的过氧化氢燃油泵发动机靠近HWK 109 509 A1电启动传动装置的一端，当HWK 109 509 A1发动机电启动时，电启动传动机构箱内与涡轮泵啮合的两个齿轮旋转，同时带动涡轮泵的轴承旋转。 当涡轮泵的轴承旋转时，也会导致涡轮泵内的过氧化氢燃料从过氧化氢燃料箱中被抽出。 过氧化氢被提取并流至蒸汽发生器。

图为HWK 109 509 A1所用涡轮泵中C-stoff燃油泵、驱动涡轮和过氧化氢燃油泵的大致位置

Me 163 B 操作手册介绍了 Me 163 B 上使用的 HWK 109 509 A1 发动机的部分部件 1. 支撑板 2. 发动机机架 3. 固定螺栓（固定在机身上） 4. T-stoff 燃油入口（过氧化氢）溶液入口） 5. C-stoff 燃料入口（肼-甲醇水溶液入口） 6. C-stoff 燃料输送管

3、HWK 109 509 A1的启动操作与蒸汽发生器的关系

我们再回到HWK 109 509 A1的原理图

在HWK 109 509 A1的示意图中，有一个设备称为。 在HWK 109 509 A1发动机中，蒸汽发生器的样式如下，见下图。

HWK 109 509 A1 发动机上使用的蒸汽发生器样式

HWK 109 509 A1 发动机上使用的蒸汽发生器

下图圈出的区域为HWK 109 509 A1上使用的蒸汽发生器

HWK 109 509 A1 上使用的蒸汽发生器示意图

下面介绍HWK 109 509 A1发动机上使用的蒸汽发生器的结构。

a—过氧化氢溶液流入蒸汽发生器的入口

b—将过氧化氢溶液喷入蒸汽发生器的喷雾器

c—装载固体催化剂的网格笼，其内装有固体催化剂

d—用于固定装有固体催化剂的篮子的多孔板

e——蒸汽发生器的蒸汽出口

下面介绍一下HWK 109 509 A1上蒸汽发生器的原理。 该装置的原理是通过从蒸汽发生器的入口(a)流入的双氧水进入双氧水。 喷射到蒸汽发生器的雾化器(b)中形成喷雾。 在负载有固体催化剂的栅格笼(c)中所容纳的催化剂中，过氧化氢在催化剂的作用下分解成水蒸气。 氧气、水蒸气穿过固定装有固体催化剂的篮子的多孔板(d)，最后从蒸汽发生器的蒸汽出口(e)排出。 （请参考上图）

关于负载固体催化剂的栅笼内的催化剂，有一种说法是负载固体催化剂的栅笼内充满高锰酸钾和高锰酸钙(Ca(MnO 4 ) 2 )的水溶液。 水泥块，这个术语来源于出处，请查看网站。 事实上，根据化学定义，严格来说这并不是催化剂。 它是一种促进过氧化氢分解的混合物。 然而，该水泥块只是一种吸收高锰酸钾水溶液或高锰酸钙水溶液的吸收载体。

请看这张图片

另一种说法是，美军在1945年4月18日的《燃料》文章中写道，HWK 109 509 A-1发动机蒸汽发生器中安装的催化剂由二氧化锰（MnO2）、水泥和沙子制成。 变成了固体催化剂，不过这个说法在1943年被美国国家航空咨询委员会（NACA）于1947年翻译成英文为“ON POWER baseD ON T-”，这个催化剂大致出现在这个组成。

摘自《基于 T- 的电源》

摘自“燃料”

安装在HWK 109 509 A1的蒸汽发生器中的催化剂的另一种解决方案是将水泥块浸入重铬酸钾(K 2 Cr 2 O 7 )、铬酸钾(K 2 CrO 4 )和高锰酸钾(KMnO 4 )的水溶液中。 这也是HWK 109 509蒸汽发生器所使用的D86催化剂的配方。D86催化剂的配方在美军1945年8月31日撰写的《援日》一书中提到。

摘自《援日》

不过，我们写一下过氧化氢与这三种催化剂的反应，你就知道为什么这三种催化剂具有促进过氧化氢分解的能力了。

当安装在蒸汽发生器中的催化剂是含有高锰酸钾和高锰酸钙(Ca(MnO 4 ) 2 )水溶液的水泥块时，其与过氧化氢反应的离子反应方程式如下。

当蒸汽发生器中安装的催化剂是与二氧化锰（MnO2）、水泥和沙子混合的固体催化剂时，反应方程式为：

当蒸汽发生器中的催化剂为水泥块，浸入重铬酸钾（₇）、铬酸钾（K2CrO₄）和高锰酸钾（KMnO₄）的水溶液中时船舶配件，与过氧化氢的反应为（首先说重铬酸钾和过氧化氢在酸性条件下可以反应火箭发动机原理图船舶自动化设备维修，但尚未找到水溶液中生成三价铬离子的焓变值，所以下面不写热化学反应方程。）

然而，这三种催化剂与过氧化氢的反应都是放热反应。 也就是说，HWK 109 509 A1的蒸汽发生器是利用过氧化氢与固体催化剂上的某种组分接触而发生放热反应，利用放热反应产生的热量将反应体系中的水变成高温蒸汽，从而产生蒸汽。 这些蒸汽将作用在涡轮泵的驱动涡轮上，使其旋转，从而驱动燃油泵工作。

但是 HWK 109 509 A1 上还有哪些其他零件呢？ 留到下一期（本文待续）

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