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蒸汽机车进化,一段不为人所知的追梦史

原标题:蒸汽机车进化,一段不为人所知的追梦史

那些吃着煤喝着水、冒着浓烟喘着粗气奔跑在铁轨上的钢铁怪兽们,竟然也有追求力与美的一段尘烟往事。

压垮钢轨的首台蒸汽机车

在讲述蒸汽机车的“疯狂”追梦史之前,先来研究一个十分理性的问题:世界上第一台蒸汽机车到底是谁发明的?

如果到今天你还固执地认为小学课本中所描述的乔治ž斯蒂芬森就是蒸汽机车发明者的话,那就大错特错了。斯蒂芬森老先生是伟大的火车先驱,但真正算得上发明蒸汽机车的是他的同胞,理查德∙特里维西克。

理查德∙特里维西克(1771-1833)

身为矿山机械技师的特里维西克天赋异禀,19岁时就在蒸汽机制造领域崭露头角。他将瓦特的蒸汽机进行了改进,造出了第一台在铁轨上行驶的蒸汽机车。他将锅炉设计成圆柱形状,蒸汽压力大大增加,也提高了安全性。1804年,他将这种蒸汽机安装在铁路马车上,最早的蒸汽机车由此诞生。

特里维西克的第一台蒸汽机车正视和侧视图

1804年2月22日这天,特里维西克的蒸汽机车正式在铁轨上缓缓开动。机车空载时速为20公里,载重时,时速只有每小时8公里(相当于人快步行走的速度)。特里维西克并没有设计驾驶室,机车行驶时,驾驶员只能跟在车旁边走边驾驶。因为当时使用煤炭或木柴做燃料,所以人们都叫它“火车”。尽管后来因过重的自身重量而压垮了铁轨,但这台蒸汽机车无疑迈出了人类历史上意义深远的一步。

陈列在博物馆的第一台蒸汽机车复制品

首获世人认可的“火箭”号

就像人类第一次学会狩猎获得食物,先考虑的是填饱肚子,根本谈不上食物是否新鲜、需不需要烹调这些问题。特里维西克的蒸汽机车当然也是解决了“有无”,其简陋的外形、缓慢的行驶速度和自身过重、燃烧效率低下等等硬伤,在当时并没有引起人们的重视,这也为斯蒂芬森登上历史舞台埋下了伏笔。

乔治ž斯蒂芬森(1781-1848)

斯蒂芬森的功成名就倚仗有二:一是他比别人更早意识到火车的历史意义;二是他造出了更具历史意义的蒸汽机车——“火箭”号。“火箭”号的脱颖而出颇为不易,因为从小家境贫寒、大字不识一个的斯蒂芬森始终不被人看好;直到“火箭”号赢得了利物浦-曼彻斯特铁路委员会组织的一次蒸汽机车竞赛,斯蒂芬森才真正赢得了真正的尊敬和欢呼。

名垂青史的“火箭”号蒸汽机车

“火箭”号最高时速可达每小时47公里,采用卧式多烟管锅炉,传热面积大,生成蒸汽快;有两个与水平线成35°角斜装于锅炉两后侧的汽缸;一对动轮装于机车前部,动轮车轴左右各装一曲拐,互成直角,使机车动轮曲拐停在任何位置均能起动。“火箭”号重4吨,能牵引装载重量三倍于机车自重的车厢,这也是第一辆初具现代蒸汽机车基本构造特征的蒸汽机车。

“火箭”号并非斯蒂芬森制造的第一台蒸汽机车,但却是最成功的一台

苏格兰汉子奋力破百

既然火车的出现让人类的生活变得更加便捷和有效率,那么,让它越来越快岂不是更好?于是,史蒂芬森的后辈们开始兴致勃勃地投身到研究如何提升火车运行速度的工作中去。加大蒸汽锅炉,扩充活塞缸径,增加动轮的直径和数量……终于,1923年由奈杰尔∙格雷斯利爵士设计、唐卡斯特工厂制造的“苏格兰飞人”号蒸汽机车在1934年11月30日正式创造了100英里/小时(160.9公里/小时)的速度纪录,成为首列破百的明星蒸汽机车。

缓缓驶离伦敦国王十字车站的“苏格兰飞人”蒸汽机车

创造速度纪录的“苏格兰飞人”不辱名号,“飞”到了更遥远的大洋彼岸,在美国、加拿大和澳大利亚都能见到它的身影。更令人称奇的是,“苏格兰飞人”不仅速度快,耐力还好,老当益壮的它于1989年8月8日在澳大利亚连续不间断地行驶了422英里(679公里),创下了另一项可能永远都无法被打破的世界纪录:在不停站补给的情况下连续行驶里程最长的蒸汽机车。

“苏格兰飞人”行驶40周年纪念日,大名鼎鼎的它吸引了众多记者前来采访报道

缔造极速纪录的野鸭

历史上行驶速度最快的蒸汽机车同样来自工业基础雄厚的英国,设计者同样是奈杰尔∙格雷斯利爵士,同样在唐卡斯特工厂制造。与“苏格兰飞人”不同的是,名为“野鸭”的新型蒸汽机车不仅输出功率强大,经过风洞试验的流线型外观也极其颠覆,这显然是格雷斯利“蓄谋已久”的得意之作。

“野鸭”的楔形车头在当时简直就像是来自外星球

“野鸭”没有让给予它辛苦付出的人失望:1938年7月3日,在英格兰东海岸平坦笔直的铁路线上,“野鸭”跑出了126英里/小时(203公里/小时)的速度,创造了蒸汽机车的历史最极速记录。

创造极速记录的“野鸭”号火车司机和工作人员

“野鸭”的成功并非偶然,其精心计算并经过风洞实验验证过的流线型造型功不可没。以今天的眼光来看,“野鸭”圆润倾斜的车头迎风面降低了风阻系数,两侧凸出车身的车轮挡板则为车头提供了额外的下压力,使机车在高速行驶时能够稳稳地压在铁轨上,车轮与轨道间的摩擦力达到最大(此时机车的牵引力即等于摩擦力)。

空气动力学的应用赋予了“野鸭”登峰造极的表现

“野鸭”和同时期另一台著名车型“苏格兰加冕”号,分别在东、西海岸线执行特快列车牵引任务

大秀肌肉的美国牛仔

大西洋这边的英国绅士在运用他们的智慧和科技,精密而有序地推进着蒸汽机车事业向前发展;而大西洋那边的美国牛仔则毫不掩饰自己奔放粗犷的性格,他们对蒸汽机车的追求简单而直接,那就是一个劲儿地增大马力。于是,在同一时期,世界上马力最大的蒸汽机车毫无悬念地落在了他们手中。当然,美国人也不总是那样大大咧咧,比如他们给这台堪称“蒸汽机车巅峰之作”的庞然大物起了个可爱的名字:大男孩。

体型几乎是一般蒸汽机车两倍大的“大男孩”

“大男孩”身长达到惊人的40.47米,轴式分布形式为4-8-8-4(4个导轮,两组各8个动轮,4个从轮),体内蕴含着6000马力的澎湃动力,最高时速为190公里。力气大,食量自然也就多,在全速工作下“大男孩”平均每小时要烧掉12,500加仑的水和22吨半烟煤,胃口大的吓人。

与“野鸭”相比,“大男孩”简直就像是在裸奔

如梦如幻的超现实主义

也许是“大男孩”外表太过斑驳裸露,连美国人自己都看不下去了。善于学习的他们迅速行动,自20世纪三十年代到六十年代末期,最负盛名的两家铁路公司——联合太平洋和中央太平洋铁路公司在以纽约和芝加哥出发的多条客运干线上陆续推出了造型流线的蒸汽机车牵引服务。

1936年,停靠在芝加哥LaShalle车站的“墨丘利”特快列车

外形酷似火箭的“帝国特快”列车

三台“20世纪”特快列车整装待发

这里不得不提到一个人,他就是被誉为工业设计之父的雷蒙德∙洛伊。这位跨界所有工业产品领域、创造了无数经典设计的设计天才同样也参与到了蒸汽机车的创新潮流之中。在他的设计理念下诞生的几款蒸汽机车造型风格各异,但几乎每款都是当时的明星车型。

站在自己设计的S1型机车上的雷蒙德∙洛伊

宾夕法尼亚铁路公司的S1型机车是洛伊最得意的蒸汽机车作品

同属宾夕法尼亚铁路公司的T1型机车同样出自洛伊之手

在今天看来,这些千奇百怪的蒸汽机车更像是当时探索某种前卫风格的试验品。好在美国人大胆和雷厉风行的做事风格让这些机车从美轮美奂的图纸变成了活生生的现实。就像今天的我们对高铁的热衷追捧一样,即使在蒸汽动力统治着出行方式的过去,人们对于速度与美的追逐也从未放慢脚步。

(上海汽车博物馆原创出品,转载请注明来源)

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