1341. Rolls-Royce的骄傲：“灰背隼”引擎简介

图1. 本文主角罗罗“灰背隼”

1943年10月的一个晚上，一架英国飞机从瑞典首都斯德哥尔摩起飞，滑过北海，向英国飞去。早在战前，两国之间的民航早已开通。然而今晚的飞行非同寻常。因为这是一架“蚊”式战斗轰炸机。而且这架飞机也只搭载了一名乘客。他就是著名的丹麦物理学家尼尔斯.波尔。

早在1939年初，波尔已经公开发表了他的学术研究成果，即铀235元素可以创造出一个链式反应。这一发现为原子弹的诞生奠定了学术基础。然而在当时，列强似乎普遍没有意识到这一物理发现的重要意义。纳粹在1940年占领丹麦。但是波尔最初并未受到战争的影响。直至1942年，当纳粹开始在丹麦搜捕犹太人之后，波尔才感受到危险。因为他的母亲就是一个犹太人。在英国特工的帮助下，波尔偷渡到瑞典。然而后者虽然是中立国，但在纳粹势力的包围之下，也很难说有多安全。这最终促使波尔登上那架“蚊”式飞机，远走英国。

在“灰背隼”引擎的支持下，“蚊”式是极少数几种可以甩掉德国战斗机的英国飞机，因而被选作执行此次任务。鉴于波尔在核物理理论方面的造诣和地位，这次暗夜飞行成为“灰背隼”在二战中的三大突出贡献这一。当然也是相对而言最不为人知的一次。剩下的两次倒是要知名的多。首先是在1940年，“灰背隼”支持着皇家空军的“喷火”和“飓风”，打赢了不列颠空战。最后是在1944年，“灰背隼”与P51战斗机的结合，打断了德国空军的脊梁骨。

回溯历史，“灰背隼”的起源可以追溯到20年代罗罗制造的第一款带有机械增压器的引擎“茶隼”。其设计在很大程度上借鉴了寇蒂斯的D-12引擎。这使得“茶隼”拥有相当可靠的设计基础，经久耐用，一经推出就广受欢迎。再以“茶隼”为基础，罗罗又在20年代末专门研发了一款竞速引擎“R”。其最大输出功率达到了2500马力。将其装载在超级马林公司专门研发的水上飞机上，帮助英国人连续三年拿下了“施耐德杯”，即水上飞机竞速大赛。这是当时国际航空界的盛事。

图2. 竞速引擎R正在被装入超级马林的S6b水上飞机

基于这些成功经验，罗罗的第一台“灰背隼”于1933年进入台架测试阶段。但由于拿不到政府的投资，公司只能自筹资金，推进项目。因而进展并不算快。1935年，第一台实用化的“灰背隼”已经可以稳定输出950马力功率，遂被安装到了霍克的“雄鹿”双翼战斗机上。这是霍克公司最后的双翼战斗机，也是“飓风”的前身。

此时的“灰背隼”只是勉强可用，远远谈不上成熟。汽缸盖和变速箱尤其问题多多。如果以民用引擎的标准衡量，甚至无法通过连续50小时无故障运行的要求。罗罗当然要再接再厉。截至二战爆发时，其输出功率已提升至1030马力。

战争极大地刺激了“灰背隼”的进化。在输掉了不列颠空战之后，德国空军于1942年初在西线投入了新锐的Fw190战斗机，从而在英吉利海峡上空制造了一场小规模的“福克式灾难”。但罗罗很快拿出了对策。之前装备“灰背隼45”引擎的“喷火V”型被替换下来。取而代之的是拥有最新的配有两级机械增压器的“灰背隼61”引擎的“喷火IX”系，从而弥补了之前在速度和爬升率方面的劣势。

与此同时，“灰背隼”也在解决化油器带来的问题。这个问题由来已久，早在第一次世界大战中就已显现。然而在当时，航空引擎尚处于初创时代，有许多更棘手的问题需要解决。相比之下，化油器问题并未引起英国人的重视。倒是德国人，在1928年首次提出用燃油直喷泵来取代化油器。此举可以改善油耗，并使得引擎适应不同的飞行姿态。最初，这种直喷泵仅用于柴油机。但是从1933年以后，汽油因为缺乏柴油所具备的润滑效果所带来的问题，也逐渐被克服，从而可以将燃油直喷泵安装在汽油引擎上。

这是当时德国航空科技的尖端技术，甚至禁止出口。同时期英国人却异常迟钝。他们不仅忽视了燃油直喷泵的研究，甚至没有注意到美国的Bendix-Stromberg公司开发的全新的压力式化油器。这套新设备可以克服传统化油器在负G状态下的断油问题。

于是，战争初期的英国战斗机，在空战格斗中存在明显弱点。德国战斗机飞行员很快发现，一旦被一架“喷火”或者“飓风”咬尾，立即推杆俯冲。在这种姿态下，燃油直喷泵可以继续稳定工作。而化油器却很难持续向引擎气缸供油，所以英国战斗机难以持续追踪俯冲过程中的德国对手。英国飞行员能想到的唯一办法，就是在俯冲之前首先翻转进入倒飞状态。只有这样才能保证化油器在俯冲状态下正常工作。但是多出来的翻转机身的动作需要时间，在瞬息万变的空战格斗中很容易贻误战机，所以也算不上什么好办法。

直至1941年，一位女工程师Beatrice Shilling想到了解决办法。她用一块黄铜制成的金属膜片，在其上钻了一个孔，塞进了化油器的浮子室中。这个金属膜片上的孔洞可以让发动机所需燃料数量的极值进入浮子室，因而在正常状态下，对浮子式化油器并不构成限制。而一但负G下浮子因为重量被顶开，燃料阀无限制地流入燃料，金属膜片就限制了这股燃料流量，使其保持在发动机能够正常运转的范围内，而不至于发生负G断油现象。虽然该装置的有效工作时间很短，但在胜负决于毫厘之间的空战中，也已经够用了。

图3. Beatrice Shilling于1932年毕业于曼彻斯特大学电气工程专业，以当时的社会背景，女性大学毕业生为数极少，更何况还是理工科专业，想必本人相当聪明

然而无论如何，Shilling只是拿出了一项临时解决方案，远远谈不上完善。毕竟，“灰背隼”的化油器依然面临着在空战易于结冰的困扰。直至1943年的“灰背隼66”型上，保守的英国人终于采用了美国人的化油器，从而根治了之前的种种毛病。由此才造就了一代神机P51“野马”。

另一方面，除了化油器问题以外，也不应忽视“灰背隼”在输出功率领域的巨大进步。截至1945年，最新的“灰背隼RM17SM”的输出功率已经达到了2200马力。如此巨幅的性能提升，足以彰显出这款引擎的基础设计的优秀。相比之下，没有哪一款德国引擎能够做到这样的大幅提升。不过这也与双方的富裕程度有关系。英美工程师通常只需要考虑解决面临的技术问题。而他们的德国同行，通常要把更多的时间精力用于应付各类因材料短缺带来的问题。

无论如何，整个二战期间，同盟国总共生产了超过16万台“灰背隼”。其中英国人制造了大约10万台。剩下的是美国帕卡德公司的授权仿制产品。其广泛应用的范围涵盖了陆海空各类机械设备，远超其它所有引擎。

讽刺的是，在德国战败之前，西班牙进口了一批Bf109。随着二战结束，这些Bf109的引擎维护越来越困难。无奈之下，西班牙人不得不在他们的Bf109上装上“灰背隼”，一直服役到1965年。这才使得这些飞机能够在电影《不列颠空战》中扮演德军。于是，作为德国空军在二战期间的战斗机支柱，Bf109的起始和终点，都不得不伴随着一台英国航空引擎。

图4.