学霸的军工科研系统 第1059章

　　常浩南总结道：

　　“高效宽域运行唯一可行的方案可能是多设计点燃烧室，配合精准的燃料喷注与混合设计，控制释热区的移动、热量分配比例以及尾喷管膨胀比，拿出一个宽域高效和物理尺寸折中的解决方案。”

　　刑牧春也听懂了其中的言外之意，只是对于这样一步到位的计划不太放心：

　　“这对于激波系统的检测和控制精度可是个前所未有的挑战……至少比滑翔式高超的需求要严苛很多。”

　　在相互之间完全不知情的情况下，太平洋两岸的高超音速研发人员，都把注意力集中在了同一个具体问题上。

　　而区别在于，华夏这边已经通过东风17项目的成功进入了良性循环。

　　“我的想法是。”

　　常浩南从旁边的桌上扯过一张纸，随手画了个冲压进气道和燃烧室的结构示意图：

　　“在隔离段内设置的相距一定间隔的静压传感器阵列，每次探测的压力与每个传感器的超临界低支持压力的参考电平作比较，如果某个传感器的读数高于传感器的参考值，说明激波系统处在占据同一位置的传感器的前方。”

　　“当然，因为传感器不可能布置无限多个，所以我们还需要进行大量风洞测试，通过插值法来增加这个激波寻位系统的保真度。”

　　一直没说话的姜宗霖此时搓了搓手，露出了不好说是兴奋还是担忧的表情：

　　“这个过程需要的测试次数，恐怕要比上一个阶段多出一个数量级左右，而且因为吸气式高超主要在40km以下的大气层中飞行，对于风洞总温的要求也比滑翔式更高……”

　　简单来说，就是要烧钱。

　　烧掉比之前几年多得多的钱。

　　“研究资源方面不用担心。”

　　然而，常浩南几乎不假思索地保证：

　　“因为东风17所产生的利好影响，上级已经答应，从明年开始给我们一笔额外的专项拨款，足够支持比现在更高的风洞测试频率，以及……”

　　他故意拖了个长音，让姜宗霖的心里有些痒痒：

　　“以及一台全新的、更高总温级别的超高速风洞！”

第1459章 突破热力壅塞

　　实际在JF14建成并投入使用之后，关于更新一代超高速风洞的开发工作就已经被提上了议事日程。

　　只不过，物理所的大多数资金和人员，甚至包括负责风洞建设的姜宗霖本人在内都被常浩南“挪作他用”，所以后续代号为JF-NG的研制任务只能由于鸿儒院士牵头执行。

　　作为师从郭永怀先生的华夏第一代风洞专家，于老院士的能力和经验自然没得说，但毕竟是个跟杜义山一辈的老人，即便再怎么有发挥余热的意愿，生理规律也决定了精力和接受新事物的能力比不上年青一代。

　　更何况，JF14已经达到了爆轰驱动激波风洞的性能极限，因此新风洞不可能是简单放大的产物，还需要更加优化的超高速流场、更高精度的极端环境测量、更高强度的驱动方式……

　　而这些都需要华夏技术实力的整体提升才能实现，绝非物理所或者科学院的一己之功。

　　总之，直到眼下的2009年末，新风洞都还处在图上设计阶段，纵然上级已经承诺增加投入，但工程上的事情不可能一蹴而就。

　　因此，至少在相当长一段时间里，常浩南仍然需要基于现有设备对吸气式高超音速飞行器展开设计和测试。

　　好在JF14与目标参数之间的差距不大，常浩南也不可能马上就凭空变出一个完整的整机方案。

　　一切，都得从头开始……

　　……

　　怀柔科学城的夜晚从来不会真正黑暗。

　　即便时间已经到了凌晨三点，JF14风洞实验室内依然灯火通明。

　　常浩南站在主控台前，目光死死盯着屏幕上不断跳动的数字，虽然脸上的表情如同平常一样平静，但手指却无意识地轻轻敲击着腕上手表的水晶表镜。

　　这是内心活动剧烈的表现。

　　他的身后，二十多名研究人员各自守在自己的岗位上，空气中弥漫着一种紧绷的期待。

　　“常院士，所有系统已完成最终检查，随时可以开始测试。”

　　刑牧春走到常浩南身边，递上一份电子报告。

　　这位四十出头的火箭专家如今已经彻底完成了角色转型，成为高超音速研究领域的骨干力量。

　　尽管眼角带着明显的黑眼圈，但眼神却异常明亮。

　　常浩南接过报告，快速浏览了一遍：

　　“燃料系统压力校准过了？”

　　“三小时前重新校准过，误差在万分之三以内。”

　　常浩南点点头，将报告放在一旁，接着转向主控台，手指在键盘上飞速敲击几下，调出了一台典型冲压发动机的三维模型，在屏幕上缓缓旋转。

　　“凌霄-1”双模态冲压发动机。

　　当然，还只是个早期概念而已。

　　而马上将要进行测试的部分，也只是其中的多设计点燃烧室。

　　也就是之前提到的、唯一能实现高效宽域运行的可行方案。

　　当发动机以超燃模态工作时，燃烧室内部的最高温度可以达到3500K甚至更高，没有任何航空结构材料能在这样的环境下维持力学性能。

　　因此，与航空发动机的涡轮结构类似，它也同样需要一些额外散热技巧，以保证全系统维持正常运转。

　　区别在于，超燃冲压发动机的结构远比涡轮发动机更简单，这在大多数情况下当然是个优势，但也导致气膜冷却的有效面积降低，不足以提供足够的散热功率。

　　因此，超燃冲压燃烧室表面布满的并非气膜孔，而是微小的冷却通道，就像人体毛细血管一样复杂而有序。

　　“各位，最后确认一下测试流程。”

　　常浩南的声音不高，但实验室里所有人都停下了手中的工作，转向他。

　　“我们将从亚燃冲压模态开始，工作马赫数1.5，逐步提升至5.0时切换至超燃模态，理想情况下的最终目标是达到马赫数12.5，重点关注燃烧室内温度分布变化和激波系结构演化……”

　　他的目光扫过房间里的每一张面孔：

　　“这对于风洞和燃烧室来说都是一次极限测试，我不希望出现任何'惊喜'，所以安全规程必须严格执行，发现任何异常立即报告。”

　　一阵低声的“明白“在实验室里回荡。

　　常浩南深吸一口气，转向主控台：

　　“启动JF14风洞，准备测试序列。”

　　随着他的指令，整个实验室仿佛被注入了生命般活动起来。

　　电脑风扇的嗡鸣声、冷却系统启动的震动、设备自检的电子音交织在一起，巨大的风洞开始预热，氢氧混合气则在爆轰管中逐渐积蓄能量。

　　“风洞达到初始状态！”

　　“燃料系统就绪！”

　　“数据采集系统运行正常！”

　　“……”

　　报告声此起彼伏，常浩南看着主屏幕上逐渐攀升的各项参数，感到一种熟悉的兴奋在血管中流淌。

　　之前的“玄鸟”毕竟还是对上一世已有技术的改进，但眼前这台“凌霄”高超音速推进系统，则是完完全全的另起炉灶。

　　今天，他们将验证最关键的多设计点燃烧室在模拟真实工况下的表现。

　　“开始倒计时，T-30秒。”

　　常浩南深吸一口气，在指挥台前沉声下令道。。

　　刑牧春站在温度监控台前，手指悬在紧急停止按钮上方。他的屏幕上显示着燃烧室表面布置的上百个温度传感器的实时读数，目前还全部显示为室温。

　　“T-10秒……9……8……”

　　实验室里的空气仿佛都要凝固起来，常浩南甚至能在每个读数之间听到自己的心跳声。

　　“……3……2……1，点火！”

　　一声几乎感觉不到的震动传来，主屏幕上代表推力的曲线猛地跃起。

　　燃烧室内的燃料喷嘴同时喷出雾化的JP8燃料，与压缩空气中的氧气混合后被点火系统引燃，亚燃冲压模态毫无悬念地顺利启动。

　　“马赫数1.5稳定，燃烧室压力正常。”

　　操作员报告道。

　　把1.5马赫设定为起步速度，是经过一番深思熟虑的。

　　像歼11这样的重型战术飞机可以在高空和机腹带弹的情况下达到这一速度，从而省去助推火箭的长度和重量。

　　至于轰炸机或者水面舰艇，本来对于长度也不是很敏感。

　　至于未来可重复使用的正经飞行器，更是可以通过普通航发实现完全自主启动。

　　屏幕上的温度分布图一如预期，燃烧室后部开始出现高温区域，颜色从蓝色逐渐变为黄色，最后在尾喷管附近形成一小块红色区域，那里的温度此时已经超过2500K——

　　多设计点燃烧室的设计关键在于，让低马赫数时的热力壅塞位置尽可能靠后，给后续更高马赫数对应的工况让出足够空间。

　　“激波系结构初步形成，与CFD模拟吻合度88.7%。”

　　一名工程师兴奋地报告。

　　这个数值看着好像不太起眼，但对于一个人类知之甚少的领域而言，已经属于过去做梦都不敢想的水平了。

　　常浩南微微点头，但并未放松警惕：

　　“准备第二次测试，增加马赫数，按计划逐步提升至3.0。”

　　超高速风洞能够实际维持气流的时间不超过1秒，由此，模拟工作时间也不可能突破半分钟。

　　因此，不可能像实际飞行那样，在同一次测试中完成整个过程。

　　或许这也是大洋彼岸的美国同行选择以实测代替风洞的理由之一……

第1460章 吸热型碳氢燃料

　　随着马赫数的提高，燃烧室内的气流速度不断增加，主屏幕上显示的压力分布图也随之开始发生变化，激波角度逐渐变陡，高温区域缓慢向前扩展。

　　“马赫数3.0稳定，燃烧效率74%，略低于预期，但仍然高于基础值。”

　　刑牧春转头看向常浩南，：

　　“温度分布与您的数值模拟几乎一致。”

　　后者却并未接茬，只是大步走近温度监控台，仔细观察着那幅彩色图像。

　　红色高温区现在已经占据了燃烧室后部三分之一的范围，前端呈现出不规则的波浪形状——这正是激波与燃烧相互作用形成的特征。

　　“第三次实验，继续提升至5.0，注意观察隔离段压力波动。”

　　常浩南下令道，脸上却已经挂上了些许担忧。

　　他并不担心燃烧效率降低导致的比冲问题，但碳氢燃料在超燃冲压发动机当中的意义并不只是提供推力，还有冷却。

　　马赫数5.0是亚燃模态的上限。随着速度接近这一临界点，燃烧室内的气流变得极不稳定。激波在狭窄的空间内来回反射，与火焰前锋相互作用，产生复杂的压力振荡。

　　“隔离段压力波动幅度加大，但仍处于安全范围内。”

　　操作员的声音带着一丝紧张。

　　常浩南的目光在多个监控屏幕间快速切换。燃烧室的表现比他预想的还要好，但真正的挑战还在后面——模态转换。

　　“准备切换至超燃模态。”

　　常浩南下达了关键指令。

　　模态转换是双模态冲压发动机最危险的阶段之一，稍有不慎就会导致燃烧室不起动或者热力壅塞溢出。

　　同时也将是唯一涉及到进气道形态变化的过程。

　　当然，今天的测试只是模拟燃烧，甚至都没有一个真实存在的进气道。

　　“燃料喷射模式切换中。”

　　“点火系统重新配置。”

　　“……”

　　一系列操作在几秒钟内完成。主屏幕上的数据流突然变得密集。

　　在燃烧室内，气流速度已经超过了音速——燃料必须在气流以超音速通过燃烧室的极短时间内完成混合、点火和燃烧。

　　三秒钟的沉寂后，压力曲线突然稳定下来。

　　“超燃模态建立成功！”一名工程师几乎从座位上跳了起来：