作者:十月廿二
“所以,如果這個變幾何分流環的問題不能在短期內取得決定性突破,那我們很可能要在首批量產型渦扇25上取消雙變循環功能,退回到結構相對簡單、但性能潛力大幅受限的單變循環方案裝機,這將對戰機的全包線性能和未來升級空間造成很大的負面影響。”
常浩南安靜地聽着劉永全詳盡的闡述,在他話音將落未落之際,輕輕擺了擺手,示意暫停。
“從今天起,我們可以徹底放下那個二維模型了。”
他說出這句話的語氣極爲篤定:
“對於這類工作範圍尚在常規高超音速以下的航空發動機,其內部流場問題,只要不是涉及極端高溫、極端化學反應的燃燒室核心區,利用N-S方程通解,我們已經可以做到在設計階段,就直接計算出精確結果。”
會議室裏瞬間變得落針可聞。所有目光都聚焦在常浩南和他身後的大屏幕上。
“不僅如此。”常浩南緩緩站起身,來到屏幕旁邊,“如果安裝這臺發動機的飛行器已經設計完成,那我們甚至還可以根據參數,給出一個適配度最高的最優解來!”
第1685章 尖嘯與沉默
涪城,華夏航空動力集團渦輪研究院測試中心。
去年才竣工的SB503號高空模擬試車臺,此刻正發出低沉而磅礴的轟鳴。
一牆之隔的裝甲控制室內,大屏幕正清晰地展示着渦扇25變循環發動機04號原型機的三維結構剖面圖。
近二十個關鍵零組件的實時狀態以不同顏色區塊呈現,旁邊的信息數據欄則滾動着SB503高空臺的當前咝袇担�
模擬高度: 15000米
模擬速度: 1.6馬赫
有效推力: 17800 kgf
核心機轉速: 98.7% Nc
涵道比: 0.27 (小涵道比渦扇模式)
……
所有參數均穩定在綠色安全區間,發動機咆哮聲透過厚重的觀察窗傳來,低沉有力,機匣本體則隱藏在模擬高空環境所帶來的層層薄霧之中,如同巨獸在雲端深處穩定呼吸。
副總設計師秦小明站在中央指揮台前,揹着雙手,目光掃過面前的每一個屏幕。
“控制檯,準備執行測試序列C-07,準備切換到渦噴模式。”
操作員迅速給出回應:“執行測試序列C-07,目標渦噴模式。”
隨後動作飛快地撥動了控制面板上兩個標註着“模式選擇閥控制”的撥杆開關。
約半秒鐘後,屏幕上一個位於高壓壓氣機和渦輪之間的環形組件圖標開始由溗{轉爲醒目的黃色,並快速閃爍。
觀察員同步彙報:“模式選擇閥門啓動,開度正在增加……當前5%……10%……15%……”
幾乎在彙報聲落下的同時,試車臺傳來的發動機轟鳴聲發生了顯著變化。
原本低沉的渦扇咿D聲被一種更爲尖銳、集中、帶着強烈撕裂感的咆哮所取代。
監控畫面中,位於最前端的一級風扇轉速指示條迅速下降,代表轉速的數字急劇跳動,最終歸零並鎖定。
同時,風扇葉片在精密的變彎度機構驅動下,從原本具有較大安裝角、用於高效汲取空氣的狀態,同步調整到了幾乎完全垂直於迎面高速氣流的“風車制動”姿態,最大限度地減少對核心氣流的阻礙——
這正是渦噴工作模式的標誌性特徵。
不過,控制室內的氣氛卻並沒有因切換動作的完成而放鬆,反而更加繃緊了起來。
幾位負責監控關鍵參數的工程師身體微微前傾,手指懸停在控制面板或記錄本上。
秦小明更是雙拳下意識地緊握,支撐在指揮台邊緣。
小臂肌肉因過度用力而繃緊,青筋清晰可見。
他屏住呼吸,緊盯着屏幕上分流環組件周圍密集的壓力、溫度、流量傳感器讀數。
“進氣畸變監控組,報告情況!”秦小明再次湊近麥克風,聲音比剛纔更急迫一分。
“畸變指數Kd2有輕微上升趨勢,尚在……”一名負責監控進氣系統的工程師話音未落,語調陡然拔高,“檢測到進氣效率異常下降!”
話音未落,試車臺方向傳來的尖銳咆哮聲陡然變得起伏不定,中間還夾雜着令人心悸的、頻率極高的“嗡嗡”震顫聲!
監控屏幕上,代表一級風扇區域的畫面瞬間被刺眼的紅色警告框覆蓋——一級風扇葉片正在發生劇烈的非同步振動,物理觀察窗內,甚至能隱約看到巨大的進氣口處,那些鎖定的風扇葉片正在以一種危險的幅度發生抖動!
“模式選擇閥門喉道!流動形態發生大偏離!”幾乎同一時間,負責監控分流環閥門的操作員語氣急促,“進入閥門C口的氣流出現嚴重壅塞,壓力脈動指數激增!第二外涵道……第二外涵道內發生旋轉失速,正向核心機傳播!”
“喘振前兆!”
秦小明的腦海中瞬間閃過這個冰冷的結論。
無需任何猶豫,他幾乎是用吼的下達指令:
“緊急干預!關閉模式選擇閥!立刻恢復渦扇工作模式!降低模擬高度至10000米!馬赫數減至0.8!”
“關閉模式選擇閥!恢復渦扇模式!”
事態緊急,操作員回應口令的同時,手指以最快速度撥回撥杆。
一連串指令被迅速複述並執行。
控制室內只剩下急促的指令聲、儀器的警報蜂鳴、以及試車臺方向那令人揪心的、從尖銳嘶鳴逐漸掙扎着迴歸低沉咆哮的發動機聲響。
屏幕上,模式選擇閥的開度指示條飛速回落,最終在風扇重新開始加速旋轉、葉片角度調整回渦扇模式後,徹底消失。
第二外涵道的壓力脈動和失速信號也迅速平息。
很快,屏幕上的各項關鍵參數重新穩定在綠色安全區間。
SB503高空臺模擬的“飛行狀態”也平穩過渡到了亞音速巡航高度,令人安心的沉穩轟鳴聲再次成爲主旋律,彷彿剛纔那驚心動魄的十幾秒只是一場幻夢。
秦小明緩緩鬆開緊握的拳頭,輕輕吐出一口濁氣,強壓下心中的情緒:
“記錄所有異常數據點及干預過程。結束本次測試序列。發動機降轉,停車,按規程冷卻。”
他頓了頓,視線掃過控制室內神情各異的工程師們,最終落在數據分析組組長宋甫身上:
“宋組長,測試數據,尤其是模式選擇閥從開度72%到100%這個區間的所有傳感器數據、高速攝影記錄、氣動參數,優先提取,重點分析。處理出初步結果後,第一時間帶人到我的辦公室開會。”
“明白,秦總!”宋甫立刻應道,表情嚴肅地點點頭,轉身就開始安排工作。
……
一個多小時後,秦小明的辦公室。
作爲一個臨時辦公地點,房間裏的陳設相當簡潔,除了辦公桌椅和會客沙發,最顯眼的就是佔據一面牆的技術資料櫃和門口牆壁上連接着多媒體設備的接口。
敲門聲響起。
“進。”
宋甫推門而入,身後跟着三名他組裏的骨幹工程師,每人手裏都抱着筆記本電腦或厚厚的文件夾。
幾人都已脫掉厚重的防護服,換上了深藍色的常規工裝。
然而,當宋甫的目光掃過會客沙發時,臉上不由得閃過一絲驚訝。
那上面坐着的,正是渦扇25雙變循環發動機的總設計師,劉永全院士。
那標誌性的光頭在午後的日光下顯得格外醒目,魁梧的身軀放鬆地靠在沙發裏,手裏還端着個冒熱氣的玻璃杯。
“劉院士!”宋甫和身後的工程師們連忙問好。
“嗯,辛苦了。”劉永全點點頭,放下茶杯
這會兒宋甫也注意到了那杯子口處的騰騰熱氣,意識到對方似乎剛來沒多長時間。
於是目光在秦小明和劉永全身上來回徘徊了幾番,終於試探着開口道:“剛纔……”
“測試的情況,小明大概跟我講了。”劉永全卻直接打斷了他,“直接說說你們的初步分析結論吧。”
有些出人意料的是,他雖然已經知道測試失敗的結果,但臉上卻沒有多少焦急。
表情中反而帶着幾分“考驗”的意思。
“好的,劉院士。”
宋甫聽罷也理科走到門口牆邊,熟練地將自己的筆記本電腦接入多媒體接口,牆上的大屏幕隨之亮起。
他一邊操作一邊回答:
“跟之前幾次嘗試切換渦噴模式時出現的問題類似,都是在模式選擇閥接近全開時,第二外涵道出現嚴重流動分離和堵塞,誘發旋轉失速,進而威脅到核心機穩定。”
他快速將屏幕畫面切換到一組經過初步處理的、動態的流動狀態模擬雲圖上。
雲圖清晰地展示了發動機在模式切換過程中,不同截面上的氣流速度、壓力和流線分佈。
第1686章 雙變循環發動機
“劉院士,秦總,請看這裏。”宋甫指向雲圖,“這是我們結合壓力傳感器陣列反演重構的流場。”
“在模式切換指令發出後,一級風扇鎖緊、模式選擇閥開始動作的前半段,發動機所有核心參數,包括轉速、溫度、壓力、流量,均在正常包線內波動,說明基礎控制邏輯和機構動作本身沒有問題。”
光標隨着他他手上的動作向前推進,最終聚焦到模式選擇閥(MSV)和其後的流道區域。
“關鍵轉折出現在模式選擇閥開度θ達到72%左右,也就是角度對應大約13°時。”
隨着宋甫的講解,雲圖上代表氣流速度的色塊發生了變化,在第二外涵道入口附近,出現了一片用深藍色表示的低速回流區,在一片暖色調的圖上頗爲扎眼。
“此時,第一外涵道的氣流開始大規模進入第二外涵道,但在後者入口處,由於流道幾何的劇烈變化和氣流方向的急劇轉折,形成了一個顯著的迴流區,這個迴流區造成了顯著的摻混損失,對應我們一開始監測到的進氣效率驟降。”
畫面繼續演進,開度θ的數值在宋甫的操控下穩步提升。
“隨着開度繼續增大,情況進一步惡化,當θ達到83%時,更多的第一外涵道氣流被強制擠入第二外涵道。但此時由於閥門開度增大,導致流經閥門的有效流道從一個設計中的收斂型流道,變成了一個先擴張後收縮的複雜形狀。這種形態對高速氣流並不友好,氣流的加速能力被嚴重削弱,流速不增反降……”
宋甫切換出一個實時曲線圖:
“直到θ=94%時,喉道馬赫數已經降低到了1以下,第二外涵道幾乎處於完全堵塞狀態,而我們的渦噴工作模式設定在M=1.8以上纔會啓動,顯然無法在這種情況下正常進行切換。”
“所以,當模式選擇閥進一步打開到100%,也就是最大的18°時,原本已經被引入第二外涵道氣流反而被迫重新回到第一外涵道,導致渦噴模式的進氣量不足,出現喘振先兆。”
介紹完畢,他重新轉身面向辦公室裏的兩位大佬。
但卻沒來由地感覺到周圍的氣壓似乎有點低。
於是又補充了一句:
“萬幸秦總判斷相當準確,干預指令下達及時果斷,04號機才避免了核心機喘振的實質性損傷,保護了寶貴的原型機……”
這番話明顯是在幫着挽尊,但秦小明卻擺了擺手,示意宋甫無需強調這一段,然後直接向劉永全總結道:
“劉總,基於這個‘堵塞-倒灌’機理,我們目前的應對策略仍然是優先確保中涵道比渦扇和小涵道比渦扇之間的可靠切換,讓裝機對象能夠實現亞音速巡航和超音速巡航兩種最常用的飛行模式,在此基礎上再逐漸調整模式選擇閥和三條流道之間的匹配關係,儘可能收集切換到渦噴模式過程中的數據。”
他說着在自己面前的電腦上調出一個工程文件,並轉動屏幕展示給劉永全。
“同時,我們也在持續收集向渦噴模式切換的邊界數據,嘗試通過優化控制邏輯和微調MSV動作曲線來拓寬安全邊界,您看。”
他指着文件裏的一組對比數據:
“通過迭代優化,觸發第二外涵道堵塞的臨界開度,已經從最初設計的68%提升到了本次測試的94%,發動機工作參數的波動幅度也顯著改善,這證明這個大體方向應該是對的。”
雖然看似是在報喜但說到此處,秦小明的眉頭又習慣性地鎖緊,聲音也壓低了幾分:
“不過,這最後的6%開度區間,想要徹底避免堵塞和倒灌,恐怕不是簡單的控制參數優化或者局部流道修型就能解決的。”
他撓了撓頭,露出頗爲苦惱的表情:
“我個人判斷,問題的根子,可能還是在於變幾何分流環本身的結構設計……其固有的幾何約束和流道匹配性,在面對這種極端流態轉換時存在瓶頸。可能需要……更根本性的優化,甚至重新設計。”
這番話說完,辦公室內陷入短暫的沉默。
秦小明和宋甫等人臉上都難掩失落和壓力。
作爲主要負責問題攻關的團隊,連續多次在同一個門檻前跌倒,眼看着節點迫近,心情可想而知。
然而,出乎他們意料的是,沙發上的劉永全非但沒有流露出絲毫的焦急或不滿,嚴肅的臉上反而慢慢浮現出一絲……輕鬆。
“嗯。”劉永全語氣平和,甚至帶着點讚許,“你們對問題現象的描述非常清晰,能把這麼複雜的瞬態流動問題,在這麼短的時間內定位到‘堵塞-倒灌’這個核心癥結,本身就證明了你們團隊的能力和工作的價值……”
這番肯定,讓其餘幾人都有些錯愕,心中的忐忑更甚——
這不像是對待一個關鍵瓶頸問題的態度。
秦小明甚至繼續解釋道:
“劉總,雖然渦噴模式切換還沒成功,但正如我剛纔彙報的,兩種渦扇模式的切換已經非常成熟可靠。按照目前的狀態,即便渦噴模式暫時無法啓用,也完全可以確保盛京那邊的五十號工程原型機按計劃完成首飛和主要的亞音速/超音速包線試飛……”
劉永全卻沒有聽下去,而是直接從放在腳邊的公文包裏,取出了一份裝訂厚實的技術文件。
文件封面沒有任何花哨的標題,只有簡單的項目編號和“絕密”字樣。
他站起身,將這份沉甸甸的文件遞給了秦小明:
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