汽车
自古以来,人类似乎一直在修补发动机。亚历山大的赫伦 (Heron of Alexandria) 于公元 10 至 85 年居住在埃及亚历山大,被誉为创造了第一台蒸汽动力发动机,而构成现代内燃机的三个主要部件——曲柄、凸轮轴和飞轮——起源于甚至更早的历史。
以不起眼的飞轮为例,它是由古代苏美尔的一些勤劳的工匠在公元前 3,250 年左右发明的,当时他们制作了陶轮以加快陶器制作过程。跳转到 15 世纪,当时凸轮轴用于由水轮驱动的锻炉上,以反复上下移动其大型行程锤。早在公元前 2 世纪,汉代人们就已经在风选机上使用曲柄将谷壳与谷物分离。
发动机有各种形状和尺寸,可用于各种任务。有些很小,而另一些则非常巨大,甚至用“巨大”这个词也不足以形容它。我们列表中的五款发动机涵盖了各种用途和尺寸,但它们都非常庞大。
Caterpillar C175-20
Caterpillar C175-20 用于为该公司的 797F 大型矿用卡车提供动力,该卡车可牵引 400 吨,相当于八头成年鲸鱼。这辆卡车有两层半的房子那么高。单个铸铁块具有钢锻造曲轴,高度超过 8 英尺,重量超过 51,500 磅。
106 升 6,456ci V20 涡轮柴油发动机为水冷式。它有四个涡轮增压器,在 1,800 转/分时产生 4,000 马力的功率和惊人的 16,474 磅英尺的扭矩——因为一辆像房子一样大的卡车需要一个能够胜任这项任务的动力装置。为这个庞然大物更换机油需要大约 178 加仑的德克萨斯茶。
但这是一款多功能发动机,可以用作独立发电机,发电量高达 4 兆瓦。如果您好奇的话,这足以为 350 个美国普通住宅供电。事实上,加勒比群岛国家圣文森特和格林纳丁斯的私人岛屿马斯蒂克岛曾使用一台单独的C175-20作为其唯一的动力源。
Caterpillar 的发动机确实非常强大,但如果您还记得的话,需要 1.21 吉瓦才能为布朗博士的时间旅行德洛瑞恩中的聚变先生家用能源反应堆提供动力。一吉瓦等于 1,000 兆瓦,因此虽然 C175-20 可以运输大量货物,但距离帮助 Doc 和 Marty 摆脱拥堵还有很长的路要走。
[图片由 Lechhabmed 通过 Wikimedia Commons | 提供裁剪和缩放| CC BY-SA 4.0 ]
都灵野兽
可能很难相信 1910 年制造的汽车发动机仍然拥有任何东西的头衔。但是,在 20 世纪的第一个十年,当汽车仍然是一种全新的技术和运输形式时,菲亚特制造了仍然被认为是汽车中最大的单一发动机。它不是最强大的(特别是按照今天的标准),但它确实是巨大的。
仅制造了两架(其中一架经过完全修复的模型至今幸存),因此也没有进行批量生产。它只是为了打破陆地速度记录,该记录由 Benz & Cie 制造的一辆名为 Blitzen Benz 的汽车保持。那辆早期的奔驰以 131.75 英里/小时的速度冲过佛罗里达州代托纳的海滩,虽然它也有一个相当大的发动机,但它没有将凸轮轴固定在都灵野兽内部。
菲亚特 S76(最终更名为 300 HP Record)是一款 28.5 升直列四缸发动机,可输出近 300 马力,并于 1911 年以 116 英里/小时的速度创下了新的一英里陆地速度记录。第二年,它的单程速度被记录为 132.27 英里/小时,但无法完成所需的回程,未能保持另一项记录。
这款大型发动机的尺寸与四辆大型克莱斯勒 440 Magnum V8 发动机大致相同,每个气缸有四个气门和三个火花塞。S76 动力强劲,菲亚特不得不使用重型金属链条将其直接连接到车轮。
通用电气 GE9X
从陆地到空中,发动机帮助满足人类所有的运输需求。当 GE 航空航天公司为波音 777X 远程宽体喷气机制造 GE9X 时,它并没有试图打破记录(至少不是官方的)。但他们做到了。
根据吉尼斯纪录,GE9X 是世界上最大且最强大的商用喷气发动机,推力输出为 134,300 磅。相比之下,1961 年 4 月,苏联宇航员尤里·加加林 (Yuri Gagarin) 乘坐的联盟号火箭,进行了 1 小时 48 分钟的绕地球飞行,其推力为 188,000 磅。GE9X 产生的推力几乎是 F-16 战斗机的四倍,比 美国航天局 首次载人太空飞行中使用的水星-红石火箭多 12,000 磅。
所有这些推力都是通过一台长 18 英尺、宽 11.25 英尺、重 8.3 吨(16,600 磅)的大型发动机实现的。前涡轮风扇直径为 11 英尺,叶片由第四代碳纤维复合材料制成,比钛合金更坚韧、更轻。为了进一步减轻重量,其他六个部件采用轻质耐热陶瓷基复合材料制成,其中一些部件是 3D 打印的。
GE9X 的宽度与波音 737 的整个机身大致相同。考虑到其尺寸和功率输出,您不会认为这款发动机在运行时排放的废气最少,使用的燃料也最少。有史以来最安静的喷气发动机。
Rocketdyne F-1
宇航员需要大型火箭来打破地球大气层的束缚并将他们送入太空。不过,最大的构成可能有点棘手,因为“最大”通常与“最强大”交织在一起,这是可以理解的,但并不相同。还有一个误用词,即“火箭”一词取代了“发动机”,这也是不一样的。
因此,虽然最强大的火箭是 SpaceX 的 Starship,但用于将其发射的猛禽发动机并不是最大的。这个称号仍然属于由罗克韦尔国际公司的一个部门制造的Rocketdyne F-1。F-1 长超过 18 英尺,直径 12 英尺,重 18,340 磅,产生 150 万磅推力。它仍然被认为是世界上最强大的单室火箭发动机。
美国航天局 使用其中的 5 个为 1969 年至 1972 年阿波罗任务期间用于将人类送上月球的 6 个 363 英尺土星 V 运载火箭中的每一个产生 750 万磅的推力。1973 年 5 月,卫星电视火箭的阶段版本被用来将天空实验室(国际空间站 (ISS) 的前身)送入太空。
单个 F-1 的发电量比 85 个胡佛水坝还要多,但SpaceX 的一架猛禽只能制造相当于四架的火箭。相反,SatV 仅使用了 5 架 F-1,而 Starship 则拥有 33 架猛禽,产生了 1950 万磅的总推力。
Wärtsilä RT-flex96C
全球最大的往复式柴油发动机由总部位于芬兰的瓦锡兰公司制造,正如人们可能猜测的那样,为世界上最大的货船提供动力。
14 缸庞然大物 RT-flex96C 高近 43 英尺,长 85 英尺,重 2,300 吨。仅曲轴就重 300 吨,而每个活塞(近 20 英尺高)重量超过 5 吨。为了给其巨大的体型提供参考,洛杉矶的好莱坞标志高 45 英尺,而典型的蓝鲸长 80 到 90 英尺。讽刺的是,13头蓝鲸的体重更轻,约为2000吨。
RT-flex96C 的排量接近 25,500 升(相当于大约 3,187 台布加迪 Chiron 发动机),在 102 rpm 转速下产生 108,920 马力,扭矩为 560 万磅英尺。它每天搅拌 250 吨燃料,每小时使用超过 39 桶石油,每分钟成本为 34 美元——更多地取决于任何一天的石油价格。
RT-flex96C 动力船舶可以以 25 至 31 节的快速拖运 11,000 个 20 英尺长的集装箱,而大多数货船的航速限制在 20 节左右,并且从美国到中国的速度可以加快四天。截至 2023 年 4 月,瓦锡兰发动机仅存 25 台,还有 86 台正在建造中。
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