不管是经过深思熟虑还是武断行事,英国人在当时做出只发展双翼飞机的决策无疑是一个正确的选择。受到当时的航空技术所限,发动机的动率普遍很低,产生的动力很难保证飞机获得高速,而在低速下由于双翼产生的升力更大,飞机翼载小,更为灵活。也正是由于飞机速度不高,因此双翼所产生的阻力劣势就不是非常明显,不会对飞行速度产生较大影响。这也就是为什么一战的多数战斗机都是采用双翼甚至是三翼的原因了。随着后来飞机速度的增大,双翼机的机翼以及机翼支柱所产生的阻力已经严重影响到飞行速度的提高,这时采用单翼才是必然选择,在这点上,法国人无疑有点超前了。不过话又说回来,如果不是法国提供的发动机,也不会有索普威斯-Tabloid 的成功。
动力一直是影响飞机性能的关键要素之一,莱特兄弟的成功固然是由于他们通过风洞进行了无数的试验,但也要归功于一台得力的发动机。当时他们使用的直列 4 气缸发动机才 12 马力,自身却重达 82 公斤,功率比只有 0.15,这已经是当时最好的了,但勉强刚好够飞行者一号起飞。早期航空发动机采用铁铸造缸体,还需要外带散热器,十分笨重,人们迫切需要功率大,而自身又轻的发动机以满足飞机的动力需求。
1908 年,塞甘兄弟(Louis Seguin and Laurent Seguin)发明的发动机解决了这一问题-旋转气缸式发动机,他们将自己的公司命名为土地神发动机公司(Société Des Moteurs Gnôme,一个很奇怪的名字)。乍看起来这种发动机和后来的星型气冷活塞式航空发动机造型几乎完全一致,各气缸呈圆形均匀排列,但在运行的原理上却大相径庭。这种发动的气缸是与螺旋桨固定在一起是旋转的,而曲轴却是固定的,也就是说与普通的发动机正好相反。
塞甘兄弟的旋转气缸发动机采用的是 4 冲程汽油机原理,排气和进气阀都在气缸顶部,通过连杆和凸轮控制开启和闭合。曲轴箱内则充满高浓度的气化汽油(含润滑油),油料的注入则通过通过活塞头部的阀门控制,工作过程如下:进气缸冲程:气缸顶部阀门打开,活塞向下,吸入空气,活塞头部的阀门由于气压差打开,汽油被吸入气缸,与空气混合形成油气混合气。压缩冲程:气缸顶部阀门关闭,活塞向上压缩油气混合气,活塞头部的阀门由于气压差自行关闭。做功冲程:在上死点时,火花塞点燃气缸中的油气混合气体,推动活塞向下做功。排气冲程:气缸顶部阀门打开,活塞下上,排出废气。

土地神发动机的气缸采用一整块镍钢切削而成,气缸周围布满散热片,由于是气缸在空气中旋转,因此无论在地面还是空中都能得到有效的冷却。初期的土地神发动机为 7 缸,重 75 公斤,排量 8 升,输出功率 50 马力,功率/重量比达到 0.667。后来发展的 9 缸型功率达 80 马力,还有双排 14 缸型 160 马力。这种发动机出现后即受到热烈欢迎,一时间以为土地神为代表的旋转气缸发动机大行其道,新型飞机如雨后春笋般出现,其中就包括法布尔的第一架水上飞机。
后来塞甘兄弟对发动机进行了改进,取消了不易维护的活塞顶部进油阀,只保留进排气阀,因此这一改进也称为单阀式(Monosoupape)发动机。这种发动机借鉴了一部分二冲程柴油机的工作原理,在气缸下部开孔,使汽油气体能直接注入气缸中,但必须使排气阀提早开启以减低气缸内的压力,防止废气倒灌。

海阔凭鱼跃,天高任鸟飞
——“施耐德杯”水上飞机竞赛的历史
谨以本文纪念“施耐德杯”100 周年
霹雳贝贝
第一和第二届施耐德杯的参赛飞机无一例外的采用了旋转气缸发动机,其中绝大多数都是由土地神公司生产。虽然不能说施耐德杯对当时的航空发动机技术产生多大影响,但是比赛已经成为一个风向标。在第一次世界大战中,土地神公司本身或通过各种授权许可方式共生产约 10 万台发动机,交战各国都大量制造和装备它们。 旋转气缸发动机虽然功率/重量比高,但是也存在固有的缺点,主要表现在:
1) 油耗高:由于没有化油器,因此无法调节油料和空气的比例,发动机一般都处于满功率运转状态,这在单阀式发动机上更明显。
2) 成本高:制造一台土地神发动机在当时要 4,000 美元,且发动机的寿命也很短,使之成为消耗品。
3) 润滑油消耗高:由于润滑油与汽油一起喷入气缸中,因此也直接消耗掉了,无法循环利用。
4) 对飞机控制有影响:由于气缸与螺旋桨一起旋转,产生强大的扭矩(陀螺效应),对操控不利,功率无法继续提升。
由于发动机技术的发展,一战中后期旋转气缸发动机逐渐退出了历史舞台,让位于常规的液冷和气冷发动机,土地神公司也转产这些类型的发动机。1945 年二战结束后,该公司被国有化,成为斯奈克玛的一部分(Snecma,Société Nationale d'Étude et de Construction de Moteurs d'Aviation,中文意为国家航空发动机设计制造公司),该公司最著名的产品是与通用动力合作的 CFM-56,波音 737 与空客 A-320 大多装备这种发动机。
索普威斯公司从施耐德杯中受益很多,Tabloid 水上飞机干脆改名为索普威斯-施耐德,皇家空军飞行团(RFC,Royal Flying Corps)和皇家海军飞行队(RNAS,Royal Naval Air Service)总共订购了 36 架该型飞机,它们主要被用于侦察。一些海军飞机还在机翼上方装刘易斯机枪,绕过螺旋桨进行射击,而另一些则在螺旋桨上安装了子弹偏转器。一些索普威斯-施耐德参加了袭击德国的行动,1914 年 10 月 8 日,2 架该型飞机袭击了位于杜塞尔多夫的德国齐柏林飞艇基地的,并摧毁 Z-IX 号飞艇。1915 年,这些飞机还在坎帕尼亚号水上飞机母舰上部署。
