学霸的军工科研系统 第1271节

　　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：

　　“燃烧效率突破80.5%，并持续上升！”

　　凌霄-1的绝大多数飞行时间毕竟还是处在高超音速工况下，因此整个设计也有限倾向于超燃模态，加之更高的燃烧室温度，燃烧效率势必要比之前更高。

　　刑牧春快步走到常浩南身边，指着温度分布图：

　　“常院士，您看这个激波结构.简直跟您去年那篇报告里的数值模拟一模一样！”

　　屏幕上，高温区呈现出一种奇特的分层结构，就像被无形的手精心排列过。这正是超燃冲压发动机特有的斜激波系与燃烧释热区耦合形成的复杂流场。

　　常浩南嘴角微微上扬，但很快又恢复了严肃：

　　“继续提升马赫数，目标12.5。”

　　随着速度进一步提高，燃烧室内的物理现象变得更加极端。

　　在超音速气流中，燃烧释放的热量不再均匀分布，而是集中在若干个斜激波的交汇区域，这些高温热点以惊人的速度在燃烧室内向前移动，给冷却系统带来巨大挑战。

　　“马赫数8.0……高温区前移至燃烧室中部。”

　　JF14风洞的每一轮工作循环都需要几个小时，当模拟测试来到8.0马赫的时候，窗外已经是明月高悬。

　　“马赫数10.0……隔离段入口出现温度升高迹象。”

　　常浩南注意到温度分布图上，红色区域已经占据了燃烧室的大部分空间，并且明显向进气道方向延伸，这正是他们设计的多点燃烧室的关键特性——在不同马赫数下，燃烧会自动在最优位置稳定。

　　随着模拟气流的总温和速度逐渐逼近JF14风洞的上限，大屏幕上数字跳跃的速度也终于开始降低，代表模拟流速一栏的数字艰难向上攀升，

　　“马赫数12.0……燃烧室壁面温度达到临界值85%！”

　　刑牧春突然提高了声音。

　　常浩南的视线快速转到温度控制台，屏幕上靠近隔离段的几个传感器已经变成了刺眼的红色，且数值仍然在不断上升。

　　“还有15秒达到目标马赫数。“操作员报告道。

　　常浩南的大脑飞速运转。理论上，材料应该能撑到测试结束，但温度上升速度比预期快了约7%……

　　“壁温临界值92%！”