二战德国航空燃油

燃油和空气比例是很重要的概念，决定了富油混燃烧合还是贫油混和燃烧，Stoichiometric combustion，即临界点燃烧，是14.7：1的空气燃油混和比，低于这个数值就是富油燃烧，大概在12-13：1的时候，产生功率最大，高于这个就是贫油燃烧，大概在16-18：1的时候，热效率最高。 另外，提高了发动机温度，特别是油气混和物温度，会增加爆燃机率，提高发动机负载会同时提高发动机温度以及尾气压力，因而更容易引发爆燃。在没有发动机管理系统的情况下，发动机转速越高，留给自动点燃的时间就越少，爆燃的可能性就越低，如果有发动机管理系统，那么可以控制点火时间，转速对爆燃的影响可能就没有了。飞机飞行高度也会对燃油标号的需求产生影响，二战时期的发动机，海拔每提高300m，据说对标号的需求也就降低1-2个点，因为高空空气密度和温度都低，所以油气混和物被压缩后在燃烧室内点火前的温度压力也相应低，还由于前面说的混合比是按照体积衡量的，由于高空空气密度低，混合物临界点向富油方向移动，也就不需要那么高的标号了。这可以解释，为什么盟军的高标号燃油和德军的MW50载高空的作用很小，高空拼得是增压器，中低空才拼燃油，无奈德国人两方面都拼不过英美。

带有增压器的航空发动机，点火前的油气混和物温度压力都较高，而如果采用富油燃烧，额外的燃油冷却了气缸壁，减少了爆燃的可能，这就是富油指数为什么更高的原因。加力喷注系统的总体效果是在保证不爆燃的情况下，提高最大功率，如果燃油流量和加力流量是4：1的话，燃油的实际标号会提升25%，不管燃油的最初标号是多少，这就是为什么MW50会将B4提升到C3的水准，但MW50加力系统对引擎寿命有影响。

这里有一个很重要的问题，德国发动机和增压器之间没有中冷器，这就意味着在同样的压缩比等条件下，德国发动机燃烧室内的油气混和物温度压力在点燃以前比英美要高，也就是更容易发生爆燃，对燃油标号的要求比英美还高！但是德国Bf109和Fw190都是燃油直喷发动机，据说对化油器发动机的一个优势就是对燃油标号的要求低10个点，原因如下：燃油喷入缸内先冷却了气缸壁，接着高温高压空气让燃油气化，总之直喷系统提供了更好的内部冷却。

那么在低进气压的BOB时代，燃油直喷的BF109E比喷火I需要更低的燃油标号，但是DB601发动机的转速低，这方面又比喷火I的merlin更需要高标号，两者是互相抵消的。而随着战争进行，如果德国发动机想提高功率，必然要提高压缩比/进气压，但又没有中冷器，如果C3的贫油指标不够，那么必然倾向于更抗爆燃的富油燃烧模式，由此带来油耗高和火花塞集碳问题，可能导致DB605的高推进版本迟迟无法服役，在抗爆燃方面，德国人的燃油直喷优点被其低转速和中冷器缺失完全抵消，导致对燃油标号的要求比英美还高，虽然德国的化工提供了近似于英美的燃油，但还是无法满足，不要忘了在盟军的115/150号燃油出现以前，德国的C3燃料和英美的100/130号几乎一样好，如果C3无法承受那么高的温度，盟军的100号也不行，总之燃爆问题在德国发动机上更加突出，对燃油的利用程度比不上英美。德国C3燃油也不是定死的，在1942年6月之前，C3的富油指数偏低，Fw190A时常发生爆燃，德国化工行业于是改进了C3，Fw190爆燃问题解决，在1943年初德国又一次提高富油指数，但当时德国发动机并没有充分利用，直到1944年夏MW50投入使用，德国人才算勉强弥补了没有中冷器和100/150号油的缺点。如果发动机进气压进一步攀升到竞速机那种夸张的程度，盟军的100/150号汽油也不够用，只有上MW50之类的醚醇，正如当今的情况，但对军用发动机来说副作用较多。

之所以战争中期宝马可以利用C3燃料而戴姆勒不能，原因是BMW801是风冷的，可以通过改变散热零件设计以增大面积和通气量甚至干脆加大迎风面积之类小动作或者在油气混和物基础上再喷注燃油冷却的方式来降低发动机气缸温度，而DB605是液冷的，散热方面灵活性不如风冷，在气缸温度较高的情况下，已经使用了更明显的富油混合（这大概也是BF109比Fw190油耗高而航程短的原因之一），如果再搞喷注燃油冷却的方式只会加重火花塞集碳。据说BF109的设计师不相信战机的高性能和航程可以兼得，在他们看来，要发动机的高功率必然导致富油燃烧，必然是高油耗的，所以航程不会大，何况德国油没有低阻力的层流翼技术，所以当他们遇到油箱更大，飞行阻力更小，发动机更省油（贫油燃烧）的野马时，确实感到受冲击。

对于德国燃油性能是否拖累德机性能的问题，我的最终结论：
没有拖累德机性能，德国发动机由于自身原因，不能很好得利用燃油性能。战后美国海军调查报告指出，虽然德国航空燃油与英美基本一样，但其贫油指数还是偏低，造成这种现象原因是德国发动机的富油燃烧工作模式，是发动机决定了燃油。美军海军报告也指出C3燃油里面增加异链烷烃减少芬芳烃就会增加C3的贫油指数，当然C3的贫油指标低还可能是测试标准不同造成的，英国的报告指出，如果采用德国人的测试方法，C3和盟军100号的贫油指标是一样的。而我认为即使增强一些C3的贫油指数水平也没有用，后期德国发动机的工作模式注定要富油燃烧。