蒸发式散热Evaporative Cooling

这篇文章主体是著名的Daniel D. Whitney所著，首刊于《RR信托基金期刊》2016年12月刊和2017年5月刊，本人进行了一些内容修正和增补。

这篇文章主体是著名的Daniel D. Whitney所著，首刊于《RR信托基金期刊》2016年12月刊和2017年5月刊，本人进行了一些内容修正和增补。

前言：

如果一架飞机想要飞得快，那么仅仅有干净的气动显然是不够的，飞机的每一个系统都必须做到最好。老生常谈的一个事实：常规的活塞式发动机效率其实并不高，只有差不多25%的能量能输出到螺旋桨上，另外25%的能量则会被发动机的冷却系统去除，还有大概50%的能量随着发动机的废气被排出，损失极大。

机身制造商、设计师和飞行员都努力将这些损失降到最低：外形经过修正的排气管可以从废气里获得相当大的排气推力、精心设计的螺旋桨可以提高发动机将马力输出到空气中的效率，但这些努力最终都会难倒在飞机的散热器问题上，因为任何发动机都要空气来冷却散热器和油冷器，那就必定会产生极大的阻力。

对于其他飞机来说散热器的问题还好，但对于打算破速度记录的竞速机来说散热器是不可接受的，不过由于竞速机不需要携带载荷飞很远的距离——例如国际航空联合会FAI规定的C-1级第一组世界纪录航道只有区区3km、又如今日的里诺航空竞速赛飞机只需要飞行约15分钟就足矣——所以就诞生了所谓的蒸发式散热系统，竞速机上最早出现的便是“全损式蒸发散热系统”，水被发动机的热量蒸发成蒸汽排放到空气中，由此也就不再需要凸出机体表面的散热器了。

当然这个“全损式蒸发散热系统”实际上是个很古老的东西，过去所有的蒸汽机车都用的是这个系统，因此当时的机车后面会拖着一节巨大的车厢，里面灌满了水，很明显竞速飞机没办法拖着水箱上天，所以就导致了一些更麻烦的问题——比如水是相当重的，在飞行过程中由于蒸发消耗很有可能导致竞速机的平和和可控性发生恶化。

技术：

常规的散热器阻力是很大的，高速的冷空气进入散热器后被强制减速通过，然后又必须将其加速到接近飞机的速度后再排放，再加上凸出机身的构造，因此常规的风冷发动机即使单没有了个油冷器就相当于节约了200-300hp，而如果是液冷发动机，消除了液冷散热器和油冷散热器后发动机就能节省500-600hp。因此蒸发式散热器的优势是很大的，特别是在竞速机上的“全损式蒸发散热系统”，由于这种散热系统携带的消耗性冷却液重量所需的升力而产生的的阻力会随着液体的使用而变少，所以飞机越飞越快。

接下来本文讲到的飞机有两种类型的蒸发式散热系统：开放式和封闭式，开放式就是前面所谈的“全损式”，冷却液吸收热量汽化，产生的蒸汽被排放到空气中带走热量，冷却液消耗量极大；封闭式虽然同样是冷却剂吸收热量汽化，但蒸汽会被引导向飞机的表面散热器并冷凝重新变回液态，随后再被泵回到发动机的冷却回路里，重复利用，封闭式的蒸发散热系统也叫表面蒸发散热系统，在航空史上更为常见。

水是最常见的散热介质，我们都知道1磅水每升高1℉，所需的热量就被称为1BTU英热单位，但有趣的是当温度是沸点时，水就需要更大的热量来变成蒸汽，请注意，水变成蒸汽的过程当中并没有温度变化，但它却需要大量额外的热量才能变成蒸汽！这就是我们熟知的蒸发潜热。

接下来我们量化这一过程，在海平面高度上，将32℉（0℃）的水提高到212℉（100℃）的沸点，那么每磅水就需要180BTU的热量，等于每公斤水需要100千卡的热量；但是如果在保持沸点温度的情况下，要将1磅沸腾的水全部变成蒸汽的话就需要额外的970BTU热量！（1kg水需要539千卡）

这正是蒸发式散热器诞生的理论基础，一般蒸发式散热系统有两种应用形式，一种是在常规的液冷散热器发动机本身的冷却液回路里，另一种则是通过外部冷却回路进行蒸发散热。

前者针对的是液冷散热的发动机，冷却液在发动机内处于极高的压力下并且保持着很高的温度，在离开发动机后经过减压后便会立刻沸腾产生大量蒸汽，这些蒸汽就被收集起来冷凝后重复使用。

另一种则是主冷却剂通往一个外部冷却液回路，流经一个热交换器，该热交换器则被浸泡在一个锅炉里，锅炉里是沸腾的液体——通常是酒精和水的混合液——液体本身就已经沸腾，接受了发动机冷却液经热交换器传递来的热量后，沸腾的液体开始蒸发，这部分蒸汽就会被拿去散热。

Peter·Law是一位专业机械工程师，在1980s曾供职于洛克希德臭鼬工厂并于2001年退休，参与过很多高度机密的项目，并且专门为这些飞机设计蒸发式的散热系统。他一直对航空竞速赛颇有兴趣，并着手在前人的基础上改进了蒸发式散热系统的结构，还开发出了将锅炉和飞机的ADI液箱融为一体的设计——也就是说热量被排放到飞机的ADI液中，今日的里诺竞速赛基本上都使用他的设计。

（根据介绍，Law参与过F-104、A-12、YF-12A、SR-71、M-21、D-21、U-2、YF-22、JSF(X-35)的设计工作，以及许多其他仍然保密的项目）

发动机：

很显然，蒸发式散热系统基本上只用于液冷发动机，当然不管是液冷还是风冷发动机的油冷系统也能用蒸发式散热。大部分液冷发动机的冷却液都是乙二醇和水的混合液，乙二醇主要发挥抗冻剂的作用，只是乙二醇+水并不适用于蒸发式散热，一般都是用水+甲醇或者乙醇的混合液。

常规液冷发动机的冷却液回路一般温度都在205-225℉（96-107℃）之间，这其实所需的加压力度并不高，只是冷却液流经的气门和燃烧室附近的金属件表面温度常常在350-450℉（177-232℃）左右，与450℉金属表面接触的水必须处于425psia（28.9atm）的压力下才能防止沸腾。

只是一般发动机在气缸周围的冷却液回路压力为45psia（3.1atm），所以只要金属件表面的温度高于275℉（135℃），冷却液就会有局部沸腾，产生蒸汽，这些蒸汽会在附着在金属表面形成气泡，使得冷却液接触不到发动机表面，导致金属件的温度急剧上升，因此发动机的冷却系统一般设计通过液体的流速帮助冲散蒸汽气泡，并且安装蒸汽分离器将蒸汽导回液箱冷凝，这一设计在后来ww2期间的液冷发动机上被广泛使用，比如灰背隼和Jumo-213，不过它们也只是将这种“蒸发式”作为散热的辅助手段，不是真正的蒸发式散热。

在蒸发式散热系统内，冷却液在离开发动机内部的管路后通向外部，此时的冷却液已经裹挟着大量蒸汽气泡了，再加上由于压力骤减，所以蒸汽又大量产生，随后需要装置将这些蒸汽与冷却水分离，由于泄露等损耗缺失的那部分质量还需要额外的冷却液来补充，因此蒸发式散热系统是非常非常复杂的。

劳斯莱斯“苍鹰Goshawk”发动机

劳斯莱斯在1920s开始研究蒸发式冷却系统，随后便在当时的主要产品液冷V-12茶隼Kestrel式发动机的基础上开发出了适配蒸发式散热器的苍鹰式发动机。苍鹰发动机是表面蒸发式冷却系统，也就是封闭式的，通过表面冷凝器将蒸汽冷却后重复使用，设计非常原始。苍鹰发动机有660hp，一共只生产了20台，被用于制造了一些原型机，比如超航海224型和肖特Knuckleduster。

劳斯莱斯从苍鹰这个项目里收获颇多，有一些设计的影子还能在后来的PV-12/灰背隼发动机上看到。苍鹰发动机本事的冷却液管路是加压的，里面是水，在连接到蒸发散热器的外部管路里会减压从而产生大量蒸汽，在飞行测试中发现，发动机的冷凝器系统由于压力变化大所以会导致冷凝泵失去吸力，使得泵内产生局部沸腾，由此产生的蒸汽会阻碍冷凝后的水回到发动机的冷却管路里。

苍鹰发动机的冷却水是被泵入发动机内的，压力足以克服发动机气缸附近冷却液管路内产生的蒸汽背压；其冷却系统是允许沸腾的，由此会导致其中高达30vol%的冷却水最终被蒸汽填满，管路内的冷却水湍流裹挟着蒸汽被引向外部冷却管路，在那里蒸汽和液体被分离，前者送到位于机翼上的冷凝器内。

在飞行测试中发现了这种设计的一个问题，那就是飞机上下颠倒飞行时蒸发式散热系统就不工作了，因为蒸汽和水无法进行有效分离；同时还伴有蒸汽泄露等问题。苍鹰发动机的蒸发散热器和常规的液冷散热器重量基本上一致。

早期的苍鹰发动机散热系统实际上是复合式的，蒸发式散热器只是辅助手段，主要的散热手段仍然是常规的液冷散热器，只是比常规的液冷散热器小了20%。冷却水和蒸汽在集水箱处被分离，水进入液冷散热器，蒸汽进入表面冷凝器内。需要注意的是蒸汽在冷凝后变成水，还要再通过输送蒸汽的管路回到集水箱里，因此能发挥多少冷却效果实在是值得质疑。

早期的蒸发式冷却系统就是这样，虽然各家都有不同的设计，但概念上基本上一样的：

后来的劳斯莱斯灰背隼发动机使用水+乙二醇作为冷却液，水因为热力学特性所以在散热上占主导地位，因此设计师允许发动机的冷却液回路内局部沸腾，这会导致冷却剂中裹挟着大量的蒸汽，设计师通过蒸汽分离器保证蒸汽不会参与到冷却液回路里的循环过程，而是冷凝后到散热器中进行冷却，在Jumo-213上也有类似的设计。

可见：Jumo-213发动机解析与比较——修改版

高速喷火Speed Spitfire，超航海323型

霍华德休斯驾驶着它的H-1达到了352mph的FAI认证世界速度纪录，1937年喷火战斗机的原型机K5054首飞后不久就有人希望它能打破休斯的世界纪录。因此劳斯莱斯开始研制专用的竞速型灰背隼发动机，编号从No.2405-2409，该发动机于1939年5月4日在RR的试验台上以3200rpm转速+26.8磅进气压达到了2143hp，只是在此功率下发动机寿命仅有10分钟，发动机使用的是一种特殊的混合燃料，将汽油和苯和甲醇混合，加入四乙基铅；超航海则提供了第48架喷火战斗机的机体，编号K9834，并进行了机体修改，包括缩短机翼、平头铆钉和安装一个更大但流线型的散热器来满足发动机的散热需求。

紧接着1938年6月，德国人的亨克尔He-100以394mph的速度创造了新的100km封闭赛道记录，与高速喷火的预期速度接近，高速喷火的预期速度是在3000ft达到408mph的最高速度，在海平面高度则约为400mph，因此英国人觉得光是常规散热器无法保证发动机的散热，所以打算在油箱上面另加一个“沸腾水箱”，使用蒸发式散热器来解决散热问题。

只是改装还没有进行，德国亨克尔He-100V8和梅塞施密特Me-209V1的竞速机就把速度记录提升到了463和469mph，远远超过了高速喷火所能到达的极限，K9834在1939年6月拆除了散热器并安装了沸腾水箱，这架飞机于7月在布鲁塞尔国际航空展上展出，展出结束后继续进行改装，但拖拖拉拉直到1940年4月才准备好飞行，结果试飞前沸腾水箱就炸裂开来未能成功，由于战争爆发高速喷火最终取消了蒸发散热系统的改装计划，又变回了高速摄像侦察机，使用标准的灰背隼XII发动机、3叶螺旋桨和标准散热器，但只有区区60加仑燃料，保留了蓝色和银色的竞速机涂装，涂上了皇家空军的标志。

亨克尔He-100: 3km赛道世界纪录保持者，1939年3月30日

He-100是德国亨克尔公司于1938年1月22日建造的高速飞机，包括原型机在内总共制造了约25架，1938年6月，知名的王牌飞行员恩斯特·乌德特使用标准的DB-601a发动机He-100V2在100km封闭赛道上创造了634.320kph（394.148mph）的新世界速度记录。

He-100V4进一步裁剪了飞机的机翼，并安装了一台特殊的DB-601ReII竞赛发动机，额定功率为1776hp，转速3000rpm，远超正常的DB-601A的2200rpm，但寿命只有30分钟，Re表示Rekordmotors。V4号机在飞行中因为起落架无法正常工作而损毁，飞行员跳伞。另一架原型机He-100V8随后被改装为竞速机，配置基本上和V4一样，但安装了使用抗爆震喷水设备的DB-601ReV发动机，输出达到了惊人的2770ps，1939年3月30日，汉斯·迪特里驾驶该机创造了全新的FAI 3公里赛道世界速度记录，达到了746.606kph（463.92mph）。

所有的He-100都是用蒸发散热器来工作的，冷却液是水，整体原理和超航海224型接近，加压的冷却液在冷却完发动机后离开发动机，随后减压导致冷却液沸腾产生蒸汽，蒸汽被引向铺设在机翼上的表面冷凝器，冷凝后再回到发动机的冷却回路里，而冷却液则被再次加压冷却回到发动机内部的冷却管路里。

He-100的蒸发散热器是封闭式的，可以执行远距离飞行任务，它的滑油散热器也差不多，但蒸发液体是乙醇，因为水的沸点太高，无法有效吸收发动机的滑油热量：滑油在润滑过发动机后流经热交换器，热交换器被置于一个装满了沸腾乙醇的锅炉里，吸热产生的蒸汽被引导向飞机驾驶舱后面的一个表面冷凝器并重复使用，这些系统基本上都是用的电力驱动的泵进行冷凝水回收。

梅塞施密特Bf-209/109-R: 3km赛道世界纪录保持者，1939年4月26日

Bf-209完全是为了打破FAI世界速度记录而诞生的，Bf-209V1（D-INJR）于1938年7月首飞，Bf-209V2于1939年4月4日的迫降中坠毁，因为化油冷却系统失效导致发动机卡死，试飞员弗里茨·温德尔仅受轻伤幸存；第三架原型机V3，原本计划打破世界纪录的就是该机，但由于RLM催促梅塞施密特尽快打破6天前亨克尔创造的速度记录——因为他们很难解释为什么He-100反而比竞标的胜利者Bf-109更快——于是Bf-209V1被立刻被翻新，增加了油箱修改了机翼设计，安装了竞速发动机DB-601ARJ（V10），于1939年4月26日由弗里茨·温德尔再度上马在3km封闭赛道上创造了755.138kph（469.224mph）的新世界纪录，打破了同僚亨克尔于1个月前创造的记录。

出于宣传目的，德国空军的官方消息中将Bf-209称为Bf-109R，亨克尔立刻向RLM申请继续打破速度记录，但被无情拒绝了。现在打破纪录的Bf-209V1位于波兰的克拉科夫波兰航空博物馆，但没有发动机，发动机在打破完记录后被退给了戴姆勒奔驰。

和He-100一样，Bf209V1、V2、V3也是表面蒸发式散热，但实际施工过程中产生了大量困难，因为机翼表面的散热器受到了相当大的热应力和形变问题，很难维持冷凝蒸汽产生的条件。在V2的飞行测试中发现封闭式蒸发散热器需要每分钟补充4-7L的水，因此梅塞施密特后来放弃了封闭式设计，取消了表面冷凝器，使用开放式散热系统，即使是开放式每分钟损耗的水也不过9-10L，（由此可见梅塞的技术实在是不在的）因此Bf-209V1的水箱容量足足有450L，足以支撑其飞行接近不到1小时。

Bf-209的油箱容量是500L，燃料原本是标准的C2燃料，盟军性能标准很可能接近150品度值，还掺入了大量的酒精。油箱位于机尾的驾驶舱前，发动机后安装了一个50L的ADI抗爆震液箱，还有一个220L的水箱用于蒸发式散热器，在后来容量增加到了450L。

Bf-209V1的滑油散热器也是通过表面蒸发式散发的，散热器位于螺旋桨后部的机体上，凸出了一块圆环，由下图可见。Bf-209V1的发动机是DB-601ReV（V10）（V表示第五个型号的Rekordmotors，V10表示是Rekordmotors系列里的第十台发动机），在创纪录的飞行当中达到了2770ps的功率，为了达到这个功率并且对应的2.1bar进气压（61in Hg），发动机的转速高达3100rpm，而DB-601A的转速仅2400rpm进气压1.4ata（41.9in Hg）。DB-601ReV发动机的冷却液限制温度为120℃，这意味着冷却回路至少要加压到2atm或30psia，这和创纪录的He-100V8发动机性能同级。

DB-601ReV发动机的螺旋桨减速比为1.55:1，与DB-601A系列发动机同级，增压器的减速比也一样是10.38:1，但液力耦合传动被机械传动所取代。1939年6月27日的DB-601ReV性能表显示在3100rpm时发动机在海平面进气压为2.5ata（74.8in Hg）和2500ps，和之前的2770ps，2.1bar进气压数据不符，但都是3100rpm，很可能前者的数据更为准确，因为数据标定的日期是在竞速机打破纪录后写的。

根据下图显示，在发动机输出2770ps的情况下，发动机每分钟都要蒸发掉5.72加仑（21.6L）的冷却液。

该图是还原的模型图，由Günter Sengfelder制作，梅塞施密特Bf-209V1的特点就是安装了蒸发散热系统和冷凝器，但由于冷凝器技术较差，所以梅塞施密特绕过了冷凝器，直接将蒸发后的蒸汽排放了出去，同时也可以看到Bf-109V1的机头环形滑油散热器。Bf-109V1的发动机是奔驰的Db-601ReV（V10），即Rekordmotor #5，系列的第10台机。

有关于进入发动机冷却液的热量信息是几乎没办法详细统计的，上述的DB-601A发动机数据来自于战时莱特机场的测试，但只涵盖了正常的功率范围即1100hp以下。灰背隼的数据来自于NACA的战时测试，涵盖范围为2000hp以下。但是在赛场上这些发动机都需要跑出近3000hp，所以绘制了平滑曲线后将其按照原有斜率延伸。按照梅塞施密特的资料显示，DB-601ReV在2770ps的输出下需要2.5加仑/分钟（9.5L/min），这大概是飞行中的平均用量。

川崎Ki-64双引擎战斗机

日本人对蒸发式散热系统的兴趣很有可能起源于1940年获得了三架带有这种系统的亨克尔He-100，川崎公司在1942年10月给他们的Ki-61原型机配置了这样的系统，并在1943年底进行了35次测试。该机装备的是日本制造的奔驰DB-601A，川崎公司的首席设计师土井武夫报告说，蒸发式散热系统可以让Ki-61从380mph的极速提升到405mph，这种飞机只制造了一架，后来毁于战争之中。

有了Ki-61的经验之后，川崎开始设计Ki-64，预计在5km高度可以达到690kph（16000ft——429mph）。Ki-64有两台Ha-40发动机，布置在飞行员前后，后面的发动机以类似贝尔P-39的方式将传动轴穿过驾驶舱。机头的对转三叶桨是每台发动机独立驱动的，任何一台发动机都能在飞行中独立关闭，对应的螺旋桨能够进行顺桨工作。

该机的特点就是使用了表面蒸发式散热器，在机翼上安装有冷凝器，右翼的冷凝器连接机体中部的发动机，左翼的冷凝器连接机头的发动机，每台发动机都对应有两个蒸汽分离器，四个上翼冷凝器面板，四个下翼冷凝器面板，还有两段用作冷凝器的空心襟翼。每台发动机在靠近机翼前缘处都有一个18加仑的水箱，在机身后面还有一个补给水箱。

Ki-64于1943年12月首飞，在第五次飞行中后部发动机起火，导致紧急降落，使得机体受损。机身在战争中幸存下来，其独特的冷却系统在战后被带去莱特机场进行研究。

带有蒸发式散热系统的Ha-40在发动机的冷却回路出口处的加压为4.2atm，温度为110℃（62psia，230℉），冷却液由此直接流向蒸汽分离器，减压到大约1.1atm（16.2psia），降低了沸点，并汽化了1.3%的冷却液。Ha-40发动机本身的冷却负荷约为96千卡/秒（381BTU/s，或537hp），冷却液流量为14L/s（222gal/min），也就是蒸汽分离器会有约0.18L/s（2.85gal/min）的蒸汽流出。

由于水的汽化潜热，在蒸发过程中冷却液温度会下降到104℃，同时由于水的汽化，体积会膨胀约1700倍，并且以约80mps的高速流向机翼的冷凝器面板，对于Ki-64来说，它每台发动机都有130ft²的冷凝器面板才能满足需求；在冷却能力不足的地面操作或者爬升过程中，蒸汽压力约为1.3atm，超过了Ki-64的1.1atm限制，所以日本人安装有一个泄压阀，将多余的蒸汽排出，但这也会导致大量蒸汽在飞行过程中流失，增加了发动机所需要的补水量。

由于日本人没有德国人的可靠电动泵，所以冷凝器的冷凝液是用文丘泵抽回液箱的，川崎公司认为，由于冷凝器面板的蒸汽量和冷却液循环回路里的量相比起来很小，所以即使冷凝器面板在战斗中被击穿也是无所谓的。

二战结束后，无限制飞行竞速赛又再度火热了起来，只是竞速机都变成了战时剩余的战斗机而不是战前的自制飞机，1964年比尔·司迪德在内华达州里诺周围的广阔空地里创办了延续至今的里诺无限制飞行竞速赛，由于竞赛的性质导致参赛者们开始研究如何减少飞机的阻力并提升发动机的马力。

最常见的竞速机修改就是在二战老飞机的基础上裁剪机翼、安装更小的座舱盖并提升发动机的马力，去掉装甲板和不必要的任何系统，使得飞机更轻。后来Peter Law还引入了喷杆系统，就是在发动机的液冷和油冷散热器进气口前面安装一根喷杆，在飞机竞速时把大量的水喷到散热器上面辅助散热；当然大部分飞机都安装了ADI喷射系统，以帮助飞机跑到更高的马力；也有飞机安装了蒸发式冷却系统，见下表。

Peter·Law设计的竞速机Conquest I征服I号

竞速机Conquest I征服I号，格鲁曼F8F熊猫，世界纪录保持者1969年8月16日

达里尔·格林纳米尔Darryl Greenamyer，洛克希德臭鼬工厂的试飞员，曾经驾驶过时速2100mph的A-12。1964年达里尔驾驶着F8F熊猫参加了首届里诺无限制航空竞速赛，荣获第一名，首届的里诺基本上都是多余的二战战斗机，没有进行过特殊改装就投入了比赛。1965年，达里尔开始寻找一种方式改进座机的速度，他曾经驾驶过洛克希德的F-104战斗机，非常了解飞机环境控制系统ECS中的沸腾冷却系统，达里尔还熟知航空史，知道德国人在20-30年前的竞速机上也有类似的蒸发散热系统，于是他向洛克希德臭鼬工厂的推进系统经理本·里奇Ben Rich寻找帮助，试图把这种系统安装到F8F熊猫上。

本·里奇个人不太懂这个，所以他又去找了热力学工程师Peter·Law，Law很乐意和达里尔一起推进这个业余爱好项目，并绘制了F8F的蒸发式散热系统设计图，在二手市场里淘来了两个曾在洛克希德星座运输机上使用的10英寸直径油冷器，在此基础上改造。

在Law的帮助下，达里尔获得了1965年里诺竞速赛的冠军，并在之后的五次比赛中都用的同一架飞机，1969年8月16日，达里尔以776.70kph（482.624mph）的速度打破了FAI C-1组1级3公里赛道的速度记录，终于终结了30年前德国人弗里茨·温德尔驾驶Bf-209V1创造的记录。

Law改造过的化油冷却器安装在一个大约12×24×14英寸的盒子里，安装在机身上，位于飞行员座位下的油箱和ADI液箱后面，作为开放式蒸发散热器，蒸汽的排口位于机身侧面，发动机的ADI系统在比赛时的消耗大约是2.5gal/min（9.5L/min），滑油冷却是采用的锅炉式蒸发散热器，将热交换器至于ADI液锅炉内，从ADI液箱里抽取液体进入沸腾，然后吸取热交换器内滑油的热量，汽化蒸发并排出，消耗量额外多了约0.75gal/min（2.8L/min）。达里尔的Conquest I号安装有一个容量340L的ADI液箱，足以参加竞速赛了。

在参赛了十多年后，达里尔将Conquest I号捐赠给了史密森学会，并被陈列展出至今。

P-39眼镜蛇III CobraIII

1968年迈克·卡罗尔Mike Carroll更新了他的老竞速座驾眼镜蛇II，换装了新的一级增压艾里逊V-1710-135，使用甲醇燃料并能达到2000hp的功率，而且安装了类似Conquest I号的蒸发冷却系统，不过它的ADI液箱安装在飞机的机头原弹药舱内。不幸的是眼镜蛇III号在1968年8月10日的试飞中失去了控制，卡罗尔坠亡身死。

P-63C疯马Crazy Horse #90

疯马号是拉里·哈文斯Larry Havens在1971-1972年的座驾，是修改过后的P-63C竞速机型号。除了裁掉机翼、换装小型座舱盖以外，还安装了一个非常类似Conquest I号的滑油蒸发冷却系统，同样安装在机头的原弹药舱内，飞机的进气系统也从原先的机翼前缘滑油散热器进气口进入。在1972年竞速赛的前夕疯马坠毁，飞行员幸存。

在里诺的赛场上，Peter·Law的蒸发式散热系统已经在滑油冷却方面取得了巨大成功，他的下一步计划就是将其运用在液冷发动机上，最终的设计就是开放式蒸发散热系统，二级冷却液完全通过蒸发带走热量，不冷凝重复使用。Peter将标准的液冷散热器直接当做热交换器使用，浸泡进沸腾的二级冷却液中，在1992年的Stiletto匕首号上，Peter使用的二级冷却液是50:50的水/甲醇混合液，即ADI抗爆震喷射液，在下图中可见锅炉的排气管内安装有挡板，这些挡板实际上起到了部分冷凝器的效果，可以尽量减少蒸汽排出带走的水量。

P-51匕首号#84

匕首号于1984年的里诺赛场首次亮相，由Dave Zueschel和他的团队在南加利福尼亚建造。匕首号很可能是有史以来最轻的P-51，取消了经典的野马机腹散热器，转而将散热器安置在了机翼里面，在散热器前面安装了喷杆，并且削减了机翼面积。匕首号的飞行员座位向后移动了20英寸，将40加仑（150L）的ADI液箱和12加仑（45L）的滑油箱放在了飞行员座位后面。

匕首号由Skip Holm驾驶，第一次参赛就以437.621mph（704.283kph）的速度赢得了金牌。在随后几年内，该机试图安装蒸发散热系统取代翼内散热器的计划遭到了严重阻碍，在离1992年里诺竞速赛仅两个月的情况下，Peter·Law出手帮助了团队，安装了如下图所示的蒸发散热系统，在马特·杰克逊Matt Jackson的驾驶下用远低于比赛的动力就达到了427.319mph（687.703kph），根据杰克逊的报告，使用蒸发散热系统的匕首号在初步热身赛中就以仅60in Hg（2.0atm，+14.7lb）的进气压与其他使用100in Hg（3.34atm，+34.4lb）进气压的野马速度一样快。

不过不幸的是在周日的正赛杰克逊的匕首号由于ADI系统故障，所以仅以426.219mph（685.933kph）的速度获得了第四名，后来由于资金问题匕首号被卖掉了，新主人把它改装回了TF-51D的配置。

匕首号最初的配置中，翼内的常规液冷散热器安装有喷杆，飞机每分钟需要消耗9加仑（34.1L）的水喷射到液冷散热器和滑油散热器上，发动机还额外需要4加仑/分钟（15.1L/min）的ADI喷射入发动机内；在安装了蒸发式散热系统后就不再需要喷杆了，100加仑（379L）的水箱被专门用于向蒸发散热系统的锅炉供应ADI液，在比赛条件的功率下——即3000hp左右——大约发动机本身每分钟要消耗4加仑的ADI液，1.5加仑（5.7L/min）的ADI液进入滑油散热器锅炉里，6.8加仑（25.7L/min）的ADI液进入液冷散热器锅炉里。

匕首号没有安装后冷器锅炉，如果使用的话每分钟大概要额外消耗1.9gal，不过进入发动机的ADI液也能减少1.5gal/min。考虑到启动、滑行、起飞、编队、10分钟赛道、冷却和降落的需求，匕首号需要175gal（662L）的ADI液和110gal（416L）的燃料。所以机体里安装有一个47gal（178L）的ADI液箱，专门供给发动机使用，另外两个容量为200gal（757L）的ADI液箱则专门为蒸发式散热系统的锅炉供应ADI。在3000hp的功率下计算出仅液冷散热器锅炉中的ADI液就会以5.2gal/min（19.7L/min）的速度沸腾。

该系统即为Peter·Law于1992年为匕首号设计的开放式蒸发冷却系统，ADI被用作发动机的滑油和液冷的二级冷却液。50:50甲醇：水混合液在SL海平面上的沸点为167℉（75℃）[在里诺的5000英尺/1525米的竞速高度上为158℉（70℃）]，虽然对于冷却滑油来说勉强够用，但对于发动机的冷却液来说这个温度实在是太低了，所以需要调整ADI液的水：甲醇比例

The Galloping Ghost奔驰幽灵#177

和匕首号同样的系统也被用在了命运多舛的“奔驰幽灵”号竞速机上，当该机准备转换为为蒸发式散热系统时安装了以前在匕首号上使用的下部机体结构，取代了P-51D的传统机腹散热器，除了锅炉系统有不同以外其余都基本上一致。

安装了蒸发式散热系统的奔驰幽灵号第一次出场是在2010年，使用的ADI锅炉液也是50:50的水/甲醇混合液。在8.4英里（13.52km）的里诺赛道上，GPS报告的飞机峰值速度达到了532mph（856.2kph），在转弯处最低速度则为486mph（782.1kph），平均速度为509mph（819.2kph），因此圈速为484.02mph（778.95kph）。平均速度和单圈速度之间的差异是因为飞机实际的飞行路线为8.8英里（14.16km），飞机的发动机进气压为110in Hg（3.86atm，+39.3lb），转速为3450rpm。

P-51D的空重为7635磅（3463kg），而奔驰幽灵号的空重为6474磅（2937kg）【注：P-51H的空重是6551磅，奔驰幽灵仅轻了77磅，即使P-51H拆掉机枪空重都比奔驰幽灵号轻了，可见民间工程师和NAA正牌设计师之间的能力差距还是很大的……】当处于竞速功率时奔驰幽灵号的发动机每分钟要消耗38磅/min（17kg/min）的燃料，消耗20磅/min（9kg/min）的ADI液喷射到发动机里，消耗12磅/min（5.4kg/min）的ADI液喷射到油冷散热器的锅炉里，消耗53磅/min（24kg/min）的ADI液喷射到液冷散热器的锅炉里。因此每分钟消耗的油水大概有120磅（54kg），8分钟的竞速总共消耗了970磅（440kg）油水，加上启动、滑行、起飞、编队、冷却和降落所需的液体，总重约为1500磅（680kg），再加上储备，飞机的起飞重量为8350磅（3790kg）。

Mr. Awesome #97

这架里诺的竞速机最早是一架埃及的Yak-11教练机，乔·卡斯帕罗夫Joe Kasperoff收购并将其改装成了竞速机，安装了R-3350TC涡轮复合发动机，削减了A-1天袭者的螺旋桨尺寸安装在上面，加长了机身、扩大了机尾，在不动原版机翼的情况并安装了Peter·Law的滑油蒸发散热系统。

Skip Holm于1988年的里诺竞速中驾驶它以417.274mph（671.537kph）的速度获得了参赛资格，然而在周四的热身赛中由于飞机稳定性不佳而退出了比赛，后来Darryl Greenamyer收购了该机，安装了一个T-33的尾翼来提升稳定性。后来飞机坠毁无法修复。

Rare Bear稀有熊#77

稀有熊号是知名的3km世界纪录保持者（1989年8月21日）【实际上后来被P-51竞速机巫毒Voodoo所击败，但差距没有超过1%所以没有成为官方认可的新纪录】，它最早是F8F-2，后来被一系列团队和所有者进行了多次改装，最重要的一次改装是在1969年，莱尔·谢尔顿Lyle Shelton用它手里的废品改装了该机，并用一台来自A-1天袭者的R-3350替代了原版的R-2800，铸就了这台有史以来最快的竞速机。

1989年8月21日，稀有熊以528.33mph（850.24kph）的速度打破了3km赛道的世界速度记录。1972年稀有熊创造了FAI认证的爬升速率记录（爬升到3km花费91.9秒，6426英尺/分钟），打破了1946年11月22日由M.W. Davenport中校驾驶F8F在俄亥俄州克利夫兰国家航空竞速赛中创造的非官方记录（3km花费94秒）。

2009年Peter·Law在稀有熊的机体里安装了滑油蒸发散热系统，使得飞机的最高速度提高了12节（13.8mph，22.2kph）。

Furias狂怒#15

狂怒号是机体素体是一架霍克海怒，使用的是R-4360发动机。在最近的改装中于2011年安装了Peter·Law的滑油蒸发散热系统，但是不幸的是2012年里诺排位赛中狂怒号降落时起落架折断，坠毁。

高性能喷气式飞机的蒸发散热系统

蒸发式散热系统的优点就是紧凑、散热能力强而且简单，所以也被用于一些高性能的喷气式飞机上。飞机的速度提高后会导致冲压空气的温度急剧上升，只有复杂的制冷系统才能降低温度，但同时由于这种飞机基本上都没有空间布置冷凝器面板，所以大部分都是开放式蒸发散热系统。

洛克希德·马丁的F-104马赫2战斗机的ECS环境控制系统就是通过一个水锅炉来冷却进入制冷涡轮机的排气。在3马赫的洛克希德SR-71黑鸟侦察机，使用水锅炉来冷却侦察设备散发的热量。NAA的XB-70A女武神轰炸机同样是3马赫，ECS也一样是水冷锅炉。