通用电气的废气涡轮
https://tieba.baidu.com/p/5789182240?red_tag=1622338090
令人惊讶的是（不，一点都不），在第二次世界大战中，只有美国真正实用了涡轮增压器。尽管日本人在将涡轮增压安装到飞机上做出了一些有限的成果，主要是为了拦截在本土肆虐的B-29。但是跟他们同时期的其他努力一样，由于缺乏战略资源，尤其是涡轮叶片需要的那些，阻碍了项目发展。
德国人也搞了涡轮增压，并且有少量生产。很有趣的是，德国人的涡轮增压与他们后来的燃气涡轮发展有直接关联，尤其是在空气降温的涡轮叶片这个方面上。不过，美国人全力投入了废气涡轮上，陆军航空兵团，以及后来的陆军航空兵，他们的风冷和液冷战斗机以及轰炸机都有大量使用。
早在第一次世界大战期间，应陆军要求，GE公司的Sanford Moss博士就接过了发展涡轮增压的挑战。尽管不是Moss先将涡轮增压器安装在飞机上----法国人最先做到这一点----他有很多突破性进展，尤其是在材料方面，并且发展出了最早实用化的飞机废气涡轮。早期的废气涡轮只能好好飞几个架次，然后涡轮或者轴承的材料就坏了，这是由于高热和很重的机械负荷。整个20和30年代都在持续改进这些东西，最终才诞生了能量产的可靠涡轮。这项技术完善的正是时候，赶上了世界大战。
在美国人所用的各种各样废气涡轮里面，GE的B和C型占到了绝大多数。
GE的废气涡轮设计目的是将海平面进气压力保持到额定高度。以这种形式，发动机的起飞功率可以保持到一个临界点，这个点以涡轮的转速决定，在后期B型上通常为22000rpm。到了临界高度，废气门会完全关闭，废气对发动机的回压也达到最大。这个负面效果的危害性可忽略，因为回压并不比在海平面的时候更强。于是，一台涡轮增压的发动机是感受不到自己在什么高度运转的，直到临界高度为止，而后随着飞机爬升，输出功率自然下降。
结构
增压器由三个部分组成，涡轮、压气机、滑油和轴承组件。B型和C形都使用一级离心增压器，由也只有一级的轴流涡轮驱动。一个滚珠轴承，一个滚柱轴承，两个轴承支撑着一根共用的传动轴，涡轮和压气机安装在这上面。润滑系统是干式油底壳，滑油会由一个二段齿轮泵给泵进轴承。一段把滑油压进轴承，另一段将回油压进油箱。一个蜗轮减速器驱动这个滑油泵，非常重要的转速表传动也整合在这个滑油泵传动轴上。
（B系）发动机排出来的废气会被导向涡轮，通常会穿过发动机舱或者机身，以帮助降温。喷嘴箱（NOZZLE BOX）将废气导流通过涡轮导流叶片，最后再喷到涡轮叶片上。废气门机构位于排气收集管，或者刚才所说的喷嘴箱上面。如果所有废气都流向了涡轮，那会导致发动机过度增压，尤其是在低空。所以必须要有办法将过量的废气流掉。最简单的方式就是通过蝴蝶阀或者废气门将废气排出。废气门本身是个简单的机构，但是控制它的办法却不然。早期涡轮配用手动废气门控制，这种方式并不成功，还有一大堆毛病。尤其是蝴蝶阀冻结（freezing，在这里不是字面上的“冻”结）的问题，因为阀门主轴积碳，就需要飞行员或者随机工程师在改变高度的时候保持注意涡轮转速。在下降高度的时候尤其需要注意，因为过度增压的危险更大。后来控制改成了自动，用油压或者电动伺服马达控制，缓解了早期手动设计带来的一些问题。为了减轻涡轮叶盘的热应力，还加装了一个冷却帽，将冷空气导向涡轮叶盘中央。
在传动轴的另一端，安装了一级离心压气机，将动能转化为势能，然后压缩过的空气从扩散器流走，通向发动机。所有陆航在世界大战中使用的涡轮增压系统都安装了某种中冷器，以降低由于压缩导致的空气升温。对于由进气温度太高带来的爆震问题，这是很必要的措施。
压气机这一个部分的材质包括铸铝，或者套管所用的冲压钢材。压气机本身是锻造铝。由于GE公司在制造增压器叶轮上的经验很丰富，美国其他各家主要发动机生产商都从GE订购机械增压器组件，在战争初期尤其如此。
因为涡轮部分在高温下工作，这里广泛使用了铬镍铁合金。喷嘴箱由冲压的铬镍合金组件焊接而成。在设计上，涡轮叶片是最大的挑战，因为高温和负荷会同时施加在它们上面。在24000rpm的转速下叶片会热到发红，由于离心力，实际上重量相当于一辆小车。因为对叶片和轮盘的机械、热力性能要求不一样，每个叶片通过根部的凸起安装在轮盘上。到了战争中期，将叶片焊接在轮盘上的技术才发展出来。叶片材质是哈茨钴铬钨工厂的21号合金，很类似于维他灵合金（经常用来做假牙）。最开始叶片锻造生产，但是这种方式导致生产延期，后来就改为了熔模铸造。
在战争中，GE废气涡轮增压器生产了超过30300个，绝大部分是B型。福特公司和阿利斯.查默斯公司也参与了生产。
使用问题
尽管增压器本身是非常可靠的东西，但是和其他复杂又承受高应力的飞机组件一样，问题依然会发生。
超转速是个严重的问题，经常由于卡死的废气门导致。结果可能是涡轮爆炸，碎片就像炮弹弹片一样乱飞。所以，如果机组暴露在爆炸的涡轮盘面前，可能会需要某种保护措施。（还好通常都在远离机身的发动机舱，或者P47那样在后机身内，前面还有防弹钢板）
废气门还有个主要问题是通往调节器的感应线上有水气，在高空发生冻结。这个问题靠将喷嘴箱连接到控制系统，而不是增压出口上来改进。因为喷嘴箱的压力模式跟增压出口很接近，并没有什么问题。这个毛病最终靠改为电动控制彻底解决。
总的来说，废气涡轮的可靠性是很好的，大部分增压器大修间隔时间为400小时----很多情况下和发动机一样。
涡轮增压战略
GE的涡轮增压器在使用上问题很少。无法进一步推广的原因在于它的重量，还有添加到飞机结构内的巨大而复杂的管路：
1、空气流向增压器
2、从增压器流向发动机
3、中冷器空气管道
4、通向涡轮的废气管道
除了这些以外，还需要给废气门和中冷器散热片添加控制机构。最后还要加上风冷的中冷器本身。
涡轮增压器主要由陆军出资研发，不过海军表示出了兴趣。随着情况发展，最后海军还是将希望放在了带中冷器的二级二速机械增压器上，比如F6F和F4U的标准配置，所以海军没有任何涡轮增压飞机量产。
废气涡轮增压器的特长是高空，因为在这里机械增压器所需的动力骤增。而且当时的技术还不足以制造能在20000英尺以上高度有效作战的一级增压器。1000马力级的二级机械增压发动机在30000英尺很容易吃掉230到280马力。因为废气涡轮是从发动机排气中获取能量，传到螺旋桨上的轴功率不会下降。RR的灰背隼是当时最广泛使用的二级增压发动机之一，因此它在高空的功率比较低。废气涡轮是个有效的方式，可提供灵活又有效的二级发动机，但是却要增架额外的重量，尺寸和复杂性。
（二级二速的灰背隼在全速档实际上会吃掉大约500马力。另外在二战中废气涡轮发动机也都有个机械增压的发动机级，无法彻底摆脱机械传动。）
于是废气涡轮增压对于在高空执行远距离任务的战略轰炸机是个理想的选择。在战斗机上，看情况而定，废气涡轮的价值就不是很高了。
（随着战争进展，P-38这样的高空性能很快就说不上好了，在研制初期不存在二级机械增压的选择，配废气涡轮是唯一可行方案。在当时可以提供足够的高空性能。）
对于陆航的远程高空战略轰炸，GE涡轮增压器起到了关键性作用，不过很少有人认识到这点。所有的四发重轰都安装了废气涡轮。
因为废气涡轮的性能，陆航的轰炸机把战争带到了新高度，并让对手不得不追求昂贵的新手段或者武器来对抗它们。
使用
GE用字母代码区别涡轮型号，原意是以此区分适配发动机的功率范围。型号从A排到了I，但是只有B和C两型有大量生产。B型应对801到1400马力的发动机，C型应对1801到2200马力的发动机。其他很多型号只有计划，没有实际发展，或者仅仅进行了少量测试，结果就是现在缺乏这些东西的细节。另外有些并列安装的涡轮，比如B-29和B-32所用的型号。
主要型号表
典型的废气涡轮安装示意，注意绿色方框，这里有外界空气对排气进行降温。
红色是废气，深蓝色是进气，浅蓝色是冷却空气，黄色是滑油。
B-29的发动机舱布局。涡轮在两侧，中央是大型中冷器。
B-31型废气涡轮解剖图。
CH-5型涡轮解剖图。
早期涡轮叶片安装方式示意。
长期研究，以及大量生产的技术经验，使得GE在涡轮技术上遥遥领先。这些也是战时涡轮复合研究的基础，他国还在想办法量产增压涡轮的时候，美国人开始研制动力恢复涡轮了。
网友1：动力恢复涡轮是起什么作用的？
楼主：把动力加回曲轴
网友2：蒸汽轮机，废气涡轮的技术积累更主要的是为喷气机的大爆发，做了技术积累。涡轮机到星座，DC-7那一代也就到头了，GE就放弃废气涡轮业务了。那个时候起做车用废气涡轮的Garrett AiResearch又是一段传奇，各种涡轴改的齿轮传动涡扇，ATF3反流式3转子涡扇，飞机环控系统的ACM空气循环机都是涡轮技术的积累
附R-3350 TC18DA的动力恢复涡轮零件拆分图
网友3：涡轮两边的气流量是一样的吗？那根轴上有没有什么加减速机构？
楼主：啥？ 直接传动的
网友4：有的型号好像没有自动进气压控制，需手控涡轮转速来稳定进气压，有的型号好像又有自动控制的，电控后都是自动控制么？控制率是啥样的？
这是更换的标准，裂痕扩散到这个区域内就要换
网友4：“据我所知二战时期的废气涡轮不具备调节能力，首款将废气分为两路，一路进入增压器一路直通大气，调节两路气比例，是战后萨博的一款汽车。虽然法国人的废气涡轮原型也体现出了这样的理念，但正如up所说，这种理念当时没被采用。所以二战时控制废气涡轮增压能力应该只能通过控制发动机转速和泄压阀。所以发动机出力高度包线应该是随高速增加缓慢增加，到达最大功率高度后剧烈下降。今天的废气涡轮，高度出力包线是随高度增加缓慢下降，到能实现最大进气压的高度后剧烈下降。up发的图上那条出力高度包线应该是理想废气涡轮的包线，现实中不存在。当然我也只看过文字描述，如果能找到当年的设计图，就可以水落石出。”
“奶瓶的r2800发动机的文字描述中也是说“在xx英尺达到xx马力”而不是图上的在一个很大的高度范围内都可以维持最大输出。”
蟹总这种说法正确吗？
楼主：是只能用泄压阀控制，但进气压是油门控制的。后半截不知道要表达什么，P47功率线在ww2ac上有