第1600章 氣動增穩,這下總算是用上了

“常院士!刑總!”數據分析中心的負責人尹開憲從主控臺前站起身,快步迎了上來,“我正準備聯繫你們呢,沒想到你們來的比我電話都快!”

常浩南只是點了點頭,目光直接投向主控臺前方那塊巨大的顯示屏:

“結果怎麼樣?”

實際上,他當年在涪城用這套風洞的時候,尹開憲甚至還沒入職航空工業集團。

雖然這些年已經逐漸脫離了普通航空器的研發工作,但對於哪臺風洞在什麼任務下需要多長時間,還是基本可以做到心中有數。

“剛處理完!”尹開憲一邊引着兩人走向主控臺,一邊忍不住讚歎“常院士,刑總,這‘騶虞’的設計,真是……出神入化!”

他指着屏幕上定格的模型三維圖:

“在這麼緊湊的體積內,實現了從亞音速到高超音速如此寬廣速域的低阻力設計,同時還兼顧了內部必要的空間容量……”

“……”

成套的溢美之詞脫口而出,聽得出有幾分恭維的意思,好在也確實言之有物。

“尹主任好話還是留着慶功宴上說。”常浩南擡手,溫和但直接地打斷了對方,“我們這次是來找問題的,所以……直接看最重點的三個部分吧。”

作爲一種高超音速飛行器,“騶虞”並不需要像常規飛行器那樣在中低速段閃轉騰挪。

所以只需要關注起降、跨音速和最高速(約Ma=1.8)三個關鍵部分就行。

這些區間能順利過關,其它速度段就更不會出問題。

“明白!”尹開憲立刻收住話頭,神色一肅。

他不再多言,迅速操作控制檯。

很快,面前的三塊屏幕上,並列顯示出三組氣動數據曲線和相應的流場雲圖。

“請看。”尹開憲指着屏幕,“這是‘騶虞’在三個最典型、也最考驗設計的飛行狀態下的核心氣動數據:起飛/降落狀態(Ma<0.3)、跨音速狀態(Ma=0.8~1.3)、以及衝壓發動機亞燃模態啓動臨界速度狀態(Ma>1.7)。”

常浩南和刑牧春同時向前踏出一步,俯身湊近屏幕前。

尹開憲當然不可能幹等着讓倆人自己慢慢看,趕緊介紹道:

“正如剛纔所說,乘波體構型在偏離其最優設計點時,流場波系的匹配度會下降,氣動效率不可避免出現衰減。這是物理規律。”

“但得益於極其卓越的升力匹配設計,以及前體、進氣道、動力艙高度融合的一體化佈局,總體升力和關鍵速度段的升阻比,完全滿足自主起飛、平飛加速直至達到臨界速度的要求!”

“而且,”他補充道,指向一組推力數據,“配合那臺改進型的渦噴14,動力儲備也還算充裕,單純完成起飛、加速到Ma1.7這個過程沒有問題,還能留出大約7-8%左右的冗餘。”

個位數百分比動力冗餘對於一般飛機而言當然完全不能被接受。

但高超聲速飛機因爲帶着兩套動力裝置,因此在全速域範圍內的理論冗餘度一般都只有3%-5%。

7-8個點,已經是常浩南努力擠出來的結果了。

常浩南點點頭,然後把目光移向了中間那組跨音速狀態的數據,尤其是其中一條標記爲“橫向淨穩定導數”的曲線。

神色緊跟着就變得凝重起來。

“最大的風險點,反而出現在跨音速區段。”

尹開憲也適時補充道:

“爲了追求高超音速性能,‘騶虞’採用了小展弦比的氣動部件設計,這當然是必要的,但也帶來了一個副作用,就是橫航向安定面的設計裕度被壓縮得很小。”

尹開憲將那條代表橫向淨穩定導數的曲線局部放大。

在Ma=1附近,曲線陡然下探,跌入一個深谷。

“您看這裡,”他的激光筆在那個刺眼的低谷處畫了個圈,“在這個速度點附近,橫向淨穩定導數驟降,說明飛行器自身的橫向穩定性變得非常脆弱。”

他的語氣帶着擔憂:

“‘騶虞’不可能像傳統飛機那樣安裝龐大的尾翼或腹鰭提供強大的恢復力矩,在這個狀態下,任何微小的擾動——一陣突風,一點點操縱輸入的不協調——都可能引發滾轉方向的震盪。”

“一旦震盪發散,就很可能直接進入不可控的滾轉狀態,後果不堪設想。”

刑牧春的眉頭緊緊鎖了起來。

他早年搞火箭出身,後來又直接跳到了高超,對於大氣層內、尤其是跨音速這段“不上不下”的空氣動力學,反而有點盲區。

“尹主任,”刑牧春語氣帶着詢問和一絲不易察覺的焦慮,“有沒有什麼改進的辦法?比如在乘波體後緣加裝一些小的氣動控制面?”

這是之前研究全無尾飛行器時選出的方案之一。

尹開憲搖頭:“刑總,我們嘗試過在模型後緣設置擾流片或者小型可動舵面。”

他調出另一組對比數據圖:

“但在進入乘波狀態之前,高超音速飛行器的氣動焦點位置變化非常大,這些小型氣動面無法做到足夠的適配範圍,出於強度和阻力考慮,又不可能增加太多數量。”分析室內一時間陷入了沉默。

隔壁車間裡,風洞試運行所產生的尖嘯聲隱約傳來。

屏幕上那根刺眼的下探曲線,像一根冰冷的針。

常浩南一直安靜地聽着,目光緊緊鎖定在那條代表橫向穩定性的曲線上,臉上看不出太多表情。

就在這沉默幾乎要凝結成實質的時候,他開口了,聲音沉穩依舊:

“尹主任,把跨音速區段內,橫航向淨穩定導數的詳細數據,單獨調出來。我要看原始數據,不要處理過的。”

尹開憲愣了一下。

但還是立刻執行:

“好的,您稍等。”

很快,一條帶着更多細微波動的原始曲線取代了之前平滑的版本,出現在屏幕中央。

這次能夠看出,凹字形最低點出現在在Ma=1.03附近,達到了-0.003左右的水平。

對於一個沒有多少氣動控制面的飛行器而言,這個水平已經比較危險了。

常浩南走近幾步,幾乎貼着屏幕,仔細審視着那低谷的形狀和深度。

“嗯……”他沉吟片刻,指着曲線,下達了一個讓尹開憲更加困惑的指令:“現在,在這條曲線上,疊加一個額外的穩定增項函數。數值……先按我們初步估算的來。”

尹開憲聽到指示之後下意識摸上鍵盤,但旋即露出驚愕:

“疊加穩定增項函數?”

“可……這是風洞實測的原始數據?”

刑牧春也投來不解的目光。

常浩南轉過身,目光落在屏幕上“騶虞”模型背部那個顯眼的進氣道設計上。

“尹主任,”他沒有直接回答,反而拋出一個問題,“你知道,爲什麼我們一定要把渦噴-14的進氣道設計在背部嗎?”

尹開憲又是一愣,下意識地回答:“不是爲了……保證乘波體下表面升力面的完整性和光滑度嗎?避免在關鍵區域開孔影響高超音速流場?”

這是最直觀、最符合常規思維的解釋,也是之前他們內部討論時的主流看法。

“有一定道理,但不是主要原因”常浩南輕輕搖了搖頭,解釋道:“渦噴14的進氣道在高超音速飛行狀態下會完全閉合,本身並不會破壞乘波體下表面的完整性。”

他頓了頓,目光掃過比剛纔更加迷糊的尹開憲,緩緩揭開了謎底:

“它最關鍵的作用,其實是在亞/跨音速階段,提供額外的氣動增穩效應。”

“氣動增穩……”尹開憲喃喃重複,隨後有些回過味來,“意思是在發動機工作時,通過高速氣流產生引射效應?”

“正是如此。”常浩南肯定了刑牧春的補充,“這個設計,能在橫航向穩定性最薄弱的跨音速區段,提供一個額外的、動態的穩定性增項。”

他指向屏幕上那條令人揪心的低谷曲線。

尹開憲這會兒倒是不發懵了,但還是有點不放心

“可目前的風洞測試都只能模擬靜態或準靜態的氣流,對於這種帶有局部主動效應(發動機工作)參與的部分,尤其是其動態響應特性,風洞模擬的精度是不夠的,或者說,成本高到難以承受……”

“沒錯。”常浩南點頭,“所以只是估算,但總比對着這條裸曲線乾瞪眼強……這算是我們在設計階段就預留的後手之一,先試試看吧。”

尹開憲重新坐回主控臺前,雙手在鍵盤上飛快地敲擊起來。

他調出“騶虞”背部進氣道結構的三維模型和渦噴-14在跨音速狀態下的預估流量、流速數據,結合空氣動力學公式,開始構建一個數學模型,用於模擬這個“活動背鰭”在特定飛行狀態下的增穩力矩。

隨後,下令工程師們準備新一輪風洞測試——

所謂“疊加一個額外的穩定增項函數”當然不是直接修改成品數據。

而是通過改變增項重新進行一組。

在尹開憲的指揮下,風洞中心重新忙碌起來。

常浩南和刑牧春則分別站在他身後兩側,目光緊盯着屏幕。

時間一分一秒過去。

一個多小時後,尹開憲長舒一口氣,按下回車鍵:“好了!模型構建完成,增穩函數加載完畢!現在重新計算疊加後的淨穩定導數曲線!”

與此同時,風洞車間也傳來彙報,表示已經完成了設備檢查和模型固定。

測試,重新開始!

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