Fw190之心：BMW801引擎簡介

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本文是 " 燃燒的島群 " 第 1316 篇原創文章，作者：Me410。

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圖 1. 本文主角，BMW801 引擎左側視圖

BMW801 是第二次世界大戰期間德國空軍所能獲得的性能最優異的星形空冷航空引擎。其歷史起源可以追溯到 30 年代初期。當時，BMW 從美國的普拉特 . 惠特尼公司引進了 " 大黃蜂 " 引擎的生產許可證。這種美國引擎的德國本版，被稱為 BMW132。作為 Ju52 的動力來源，這種引擎伴随着這種經典運輸機走過了漫長歲月。

1935 年，在 RLM 的資金支持下，BMW 和 Bramo 分别開啓了新一代星形空冷引擎的研發項目。兩家的產品編号分别是 BMW139 和 Bramo329。BMW139 在充分吸收之前的 BMW132 的成功部件的基礎上，變成了一款雙排 14 缸引擎。最大輸出功率 1500 馬力。

這種引擎立即被庫爾特 . 譚克相中，作為 Fw190 戰鬥機的動力來源。以當時歐洲航空業界的習慣，這是一個超乎尋常的決定。因為空冷引擎的迎風面積較大，對于減阻不利。所以一般而言，對于速度性能有苛刻要求的戰鬥機通常會選擇更有利于減阻的直列液冷引擎。而空冷引擎大多用于轟炸機和運輸機。

但是譚克在 Bf109 的重壓之下，Fw190 的賣點主打一個耐用可靠。在這方面，空冷引擎倒是具備天然優勢。畢竟，所有軍用液冷引擎都需要配備一套脆弱且復雜的冷卻系統，涉及到復雜的管路設計、加壓系統，以及散熱器的布局。無論如何，一旦在戰鬥中遭遇損傷，冷卻系統會迅速失效。連帶着引擎很快也得完蛋。所以像 " 噴火 " 這樣的著名戰鬥機，在整個二戰期間幾乎都沒有參與對地攻擊任務。原因就在于需要避免其薄弱的散熱系統遭到地面輕型火力的毀傷。而可憐的德國人一開始不得不使用類似的 Bf109 作為戰鬥轟炸機，直至新生的 Fw190 替換掉它們。後者的空冷引擎即便被打壞掉幾個氣缸，剩下的氣缸仍然可以工作。這就是譚克所追求的可靠性。

當然，就空冷引擎引發的阻力問題，譚克也沒有無動于衷。他對 Fw190 的線型做了優化。然而當 Fw190V1 号原型機于 1939 年升空之後，很快發現，BMW139 最大的問題不在于阻力，而在于氣缸散熱問題。這使得首飛過程的 Fw190V1 座艙内的環境温度，一度攀升至攝氏 55 度。空冷引擎顧名思義，需要依靠飛行時迎面而來的氣流實現對氣缸的冷卻。然而對于一台為戰鬥機提供動力的引擎而言，氣缸產生熱量的速度往往超過了氣流能夠予以降温的能力。這就是這種引擎的技術難點所在。

事實上，早在之前的 1938 年，BMW 已經意識到 BMW139 在技術上已經趨于過時，遂啓動了 BMW801 的研發項目。然後也是在 1939 年，BMW 吞并了 Bramo。後者的空冷引擎之路，始于引進仿制英國的 " 木星 " 引擎。但由于自身實力相對薄弱，所生產的 Bramo314、322、323 雖廣泛裝備 Hs126、Do17，以及 Bv222 等飛機，但是以其高油耗和高故障率著稱，并沒有赢得用户的青睐。現在，兩家合二為一，各展所長，終于搞定了 BMW801，從而挽救了 Fw190 項目。

另一方面，譚克為了解決引擎過熱的問題，設計了一款增壓風扇。其位置在引擎前方，飛機螺旋槳身後的引擎罩内。實質就是一個空氣增壓器，以便将更多的空氣導入到引擎内，幫助降温。至于由此帶來的阻力增加問題，BMW 專門将一台集成了風扇的的 BMW801 送往 " 赫爾曼 . 戈林研究院 "，利用那裏的大型風洞設施，以獲得最佳減阻外形。最終的計算顯示，通過修改外形，可以節省 150 至 200 馬力的輸出功率。

圖 2. 赫爾曼 . 戈林研究院的大型風洞，正在對一架 Bf109 進行測試。巨大的設施和整潔的環境，突顯出德國航空工業的研發實力

考慮到德國制造先進星形引擎的時間較短，技術底子較薄，BMW801 實際上依然是一款新舊參雜的引擎。其氣缸設計基本繼承了之前的 BMW139。每個氣缸只有一個進氣門和一個排氣門。這就限制了氣缸的換氣效率。相比之下，同時代的高端液冷引擎的氣缸上，進氣和排氣門的總數通常能達到三個甚至四個。另一個吐槽點是引擎的機械增壓器。同時期戴姆勒奔馳已經在其 DB601 上面采用了液力耦合增壓器。而 BMW801 仍然是傳統的一級雙速齒輪帶動增壓器。這使得 BMW801 的中高空性能相對較差，為日後 Fw190D 和 Ta152 的出現，埋下了伏筆。

另一方面，依托當時德國航空工業的技術積累，BMW801 身上的亮點也不少。首先是氣缸的排氣門運用了充納冷卻技術。其次就是德國人引以自傲的缸内燃油直噴泵，絕對秒殺還在依賴化油器的羅羅 " 灰背隼 "。最後，BMW801 還安裝了引擎集成控制系統，依靠機械和液壓驅動，可以自動調節氣缸内的供油量、燃油與空氣混合比例、以及相應的火花塞點火時間、進而連帶的增壓器設定，以及螺旋槳槳距。這個集成控制器極大地減輕了飛行員的工作負荷，使其可以集中精力用于作戰。

第一台 BMW801A 于 1939 年試車，然後在 1940 年進入量產。BMW801B 緊随其後。兩者沒有顯著差别。只是螺旋槳的旋轉方向相反。所以這兩款引擎預定用作雙引擎的轟炸機和運輸機。旋轉方向相反的螺旋槳可以有效消除引擎力矩。

Fw190 采用的是 BMW801C。其特點是集成了一個新設計的用于控制螺旋槳槳距的液壓控制器。但是散熱問題依然困着着德國人。所以早期的 Fw190A1 至 A4 型号，一旦飛行時間稍長，都會遭遇引擎散熱難題。

圖 3. 不萊梅的工廠内，一排引擎正在等待裝配

所以真正成熟的 Fw190，從 A5 型号開始。因為終于用上了相對可靠的 BMW801D-2 型引擎。代價是必須使用 100 号辛烷值的航空汽油。而之前的型号都可以接受質量相對較差也更加普及的 87 号辛烷值燃料。這個結果對于德國的合成燃料工業構成了額外的壓力。

随着 Fw190 在戰場上聲名鵲起，BMW801 當然也跟着名震天下。BMW 當然沒有躺在功勞簿上睡大覺，而是試圖繼續挖掘潛力，提升性能。但是在此過程中，之前技術儲備不足的問題終于暴露出來，以至于繼 BMW801D-2 之後，雖然可以制造出功率更大的型号，但全都因為各種問題而無法量產。甚至連 MW50 這種相對普及的加力手段，最初也不被接受。盡管采用此種手段可以讓 BMW801 的最大輸出功率增至 2000 馬力，但會大幅縮短引擎使用壽命。直至 1944 年戰局日漸絕望之際，德國空軍才開始在 Fw190 上普及 MW50。

臨近戰争末期，最新款的 BMW801F，配備了壓鑄的鋁鎂合金氣缸蓋、鍍鉻的缸體和氣門、經過強化的曲軸和活塞、以及雙極四速增壓器。即便不使用 MW50，其輸出功率也能達到 2400 馬力。這是二戰期間德國實際制造出的航空引擎的最強版本。然而一切為時已晚。甚至等不到戰争結束的那一天，Fw190 就開始向 Fw190D 和 Ta152 進化。這也就意味着，BMW801 已經開始被戰争淘汰。