“其一,便是学院的动力基石——蒸汽机!”他语气充满敬意,“学生长期痴迷于其精妙绝伦的构思——利用燃烧煤炭之热能,加热清水转化为高温高压之蒸汽,再以蒸汽之膨胀伟力推动气缸内之活塞做往复直线运动,最后通过巧妙的连杆曲轴机构,将这直线运动转化为稳定而持续的旋转运动,从而输出机械动力。此乃‘化热为力’之典范,堪称巧夺天工!”
“然而,学生亦观察到其巨大弊端:过程冗长,热能需经水汽二次转换,损耗巨大;且体型笨重,离不开巨量煤炭与活水,束缚极多。”他话锋一转,指向第二个灵感来源。
“其二,便是工学院与化学院诸位博士联合研制成功的载人热气球!”他眼中闪烁着悟道般的智慧光芒,“学生曾多次痴迷地观看热气球壮丽升空之景象,对其球体下悬挂的那具神火喷灯印象极深,为之震撼!那喷灯通过加压,将化学院提炼之‘火油’雾化喷出,遇明火即形成猛烈、集中、温度极高之烈焰,瞬间加热球囊内之空气,产生巨大浮力,竟能托举庞然球体与人员升入苍穹!学生当时便萌生一个大胆至极的想法:蒸汽机之热,源于燃煤烧水,何其间接迂回!为何不能像这神火喷灯那般,直接燃烧一种更容易点燃、能量密度更高、更易携带之液体燃料,并想方设法让这燃烧……不,是让这爆燃,直接发生在密闭的气缸内部呢?!以此产生更直接、更猛烈、更高效、更紧凑的动力呢?!”
扶苏听得心脏狂跳不止,几乎要蹦出胸腔!内燃! 这小子竟然纯粹依靠自己的观察、思考和摸索,抓住了内燃机最核心、最本质的思想——让燃料在气缸内部燃烧爆炸,直接做功!这是何等的天才!何等的悟性!
公输昂完全沉浸在了创造与分享的狂热之中,手舞足蹈地比划着,每一个细节都不愿放过:“于是,自那时起,学生便开始了漫长、枯燥、失败远多于成功、甚至堪称危险的尝试之路。最初,学生思路仍未完全摆脱蒸汽机桎梏,尝试做一个微缩的燃烧室,烧火油来加热空气,想用热膨胀的空气去推动活塞。结果……惨不忍睹,效率低得令人发指,甚至远不如老老实实烧开水产生蒸汽。”
“经历无数次失败后,学生几乎要放弃此路。转机来源于一次在化学院的观摩。”他眼中重现当时的光彩,“彼时化学院正在分馏提炼运来的火油,学生见到那些匠师将不同沸点的组分,分离出来,得到一种清澈如水、却极易挥发燃烧、危险性极高的‘轻油’,操作稍有不慎甚至遇到明火就会发生瞬间的爆燃!学生当时非但未惧,反而如同被惊雷劈中,茅塞顿开——学生要的就是这个!要的就是这瞬间的爆燃!要的就是这狂暴的冲击力!”
他激动地猛地一拍大腿,“学生思路彻底扭转!立刻回去重新设计。首要难题是如何将这种‘轻油’与空气高效混合。学生苦思冥想,设计了一个特殊的雾化混合装置”,他指着机器上部一个带有细小喷口和调节旋阀的铜制部件,“利用高速气流将液态‘轻油’击碎、雾化,使其与适量空气充分混合,形成极易燃烧的混合气体。”
然后,他指着气缸盖上那个复杂的打火机构:“混合油气进入气缸后,如何点燃?最初是用烧红的铁丝小心翼翼地从预留小孔伸进去点,危险且不便。后来学生借鉴了联合火器局为燧发枪研发的可靠打火石机构,将其极度微型化、精密化,置于气缸内部特定位置,通过一套与曲轴联动的精巧控制机构,确保在活塞运行到最合适位置的瞬间,击锤落下,啪!产生强烈火花,精准点燃混合气!”
“然而,这并非简单点燃即可!”公输昂语气变得极度严肃,“最关键、最核心的一步,在于时序与控制!学生深刻认识到,绝非简单将油气点着就行,必须精确控制整个过程!”他指着那根不断旋转的凸轮轴和与之连接的气门摇臂。
“学生呕心沥血,改进了蒸汽机简单的气路结构,设计了全新的进气门和排气门,并通过这套凸轮轴机构与曲轴精确联动!”他详细解释道,“其循环大致如下:曲轴旋转,首先带动活塞下移,此时进气门被凸轮顶开,混合油气被吸入气缸;随后活塞上行,进气门关闭,混合油气被剧烈压缩,温度和压力骤升;当活塞即将到达顶点时,压缩比达到最大,点火机构瞬间动作,火花闪现——嘭!!! 一次剧烈无比、可控的爆炸在密闭气缸内瞬间发生!产生难以想象的巨大压力,狠狠地将活塞向下推动,这股磅礴巨力通过连杆,转化为曲轴旋转的强大扭矩!这才是动力的真正来源!”
他喘了口气,继续激情澎湃地描述:“爆炸做功后,活塞再次上行,此时排气门被凸轮机构顶开,燃烧后的废气被排出;排气完毕,活塞再次下移,新一轮的进气开始……如此进气、压缩、爆燃、排气,四个步骤循环往复,周而复始,动力便源源不断地、高效地从这根曲轴上输出!学生将其称为‘四步轮回之火工真诀’!”
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