常浩南只是点了点头,目光直接投向主控台前方那块巨大的显示屏:
“结果怎么样?”
实际上,他当年在涪城用这套风洞的时候,尹开宪甚至还没入职航空工业集团。
虽然这些年已经逐渐脱离了普通航空器的研发工作,但对于哪台风洞在什么任务下需要多长时间,还是基本可以做到心中有数。
“刚处理完!”尹开宪一边引着两人走向主控台,一边忍不住赞叹“常院士,刑总,这‘驺虞’的设计,真是……出神入化!”
他指着屏幕上定格的模型三维图:
“在这么紧凑的体积内,实现了从亚音速到高超音速如此宽广速域的低阻力设计,同时还兼顾了内部必要的空间容量……”
“……”
成套的溢美之词脱口而出,听得出有几分恭维的意思,好在也确实言之有物。
“尹主任好话还是留着庆功宴上说。”常浩南抬手,温和但直接地打断了对方,“我们这次是来找问题的,所以……直接看最重点的三个部分吧。”
作为一种高超音速飞行器,“驺虞”并不需要像常规飞行器那样在中低速段闪转腾挪。
所以只需要关注起降、跨音速和最高速(约Ma=1.8)三个关键部分就行。
这些区间能顺利过关,其它速度段就更不会出问题。
“明白!”尹开宪立刻收住话头,神色一肃。
他不再多言,迅速操作控制台。
很快,面前的三块屏幕上,并列显示出三组气动数据曲线和相应的流场云图。
“请看。”尹开宪指着屏幕,“这是‘驺虞’在三个最典型、也最考验设计的飞行状态下的核心气动数据:起飞/降落状态(Ma1.7)。”
常浩南和刑牧春同时向前踏出一步,俯身凑近屏幕前。
尹开宪当然不可能干等着让俩人自己慢慢看,赶紧介绍道:
“正如刚才所说,乘波体构型在偏离其最优设计点时,流场波系的匹配度会下降,气动效率不可避免出现衰减。这是物理规律。”
“但得益于极其卓越的升力匹配设计,以及前体、进气道、动力舱高度融合的一体化布局,总体升力和关键速度段的升阻比,完全满足自主起飞、平飞加速直至达到临界速度的要求!”
“而且,”他补充道,指向一组推力数据,“配合那台改进型的涡喷14,动力储备也还算充裕,单纯完成起飞、加速到Ma1.7这个过程没有问题,还能留出大约7-8%左右的冗余。”
个位数百分比动力冗余对于一般飞机而言当然完全不能被接受。
但高超声速飞机因为带着两套动力装置,因此在全速域范围内的理论冗余度一般都只有3%-5%。
7-8个点,已经是常浩南努力挤出来的结果了。
常浩南点点头,然后把目光移向了中间那组跨音速状态的数据,尤其是其中一条标记为“横向净稳定导数”的曲线。
神色紧跟着就变得凝重起来。
“最大的风险点,反而出现在跨音速区段。”
尹开宪也适时补充道:
“为了追求高超音速性能,‘驺虞’采用了小展弦比的气动部件设计,这当然是必要的,但也带来了一个副作用,就是横航向安定面的设计裕度被压缩得很小。”
尹开宪将那条代表横向净稳定导数的曲线局部放大。
在Ma=1附近,曲线陡然下探,跌入一个深谷。
“您看这里,”他的激光笔在那个刺眼的低谷处画了个圈,“在这个速度点附近,横向净稳定导数骤降,说明飞行器自身的横向稳定性变得非常脆弱。”
他的语气带着担忧:
“‘驺虞’不可能像传统飞机那样安装庞大的尾翼或腹鳍提供强大的恢复力矩,在这个状态下,任何微小的扰动——一阵突风,一点点操纵输入的不协调——都可能引发滚转方向的震荡。”
“一旦震荡发散,就很可能直接进入不可控的滚转状态,后果不堪设想。”
刑牧春的眉头紧紧锁了起来。
他早年搞火箭出身,后来又直接跳到了高超,对于大气层内、尤其是跨音速这段“不上不下”的空气动力学,反而有点盲区。
“尹主任,”刑牧春语气带着询问和一丝不易察觉的焦虑,“有没有什么改进的办法?比如在乘波体后缘加装一些小的气动控制面?”
这是之前研究全无尾飞行器时选出的方案之一。
尹开宪摇头:“刑总,我们尝试过在模型后缘设置扰流片或者小型可动舵面。”
他调出另一组对比数据图:
“但在进入乘波状态之前,高超音速飞行器的气动焦点位置变化非常大,这些小型气动面无法做到足够的适配范围,出于强度和阻力考虑,又不可能增加太多数量。”
分析室内一时间陷入了沉默。
隔壁车间里,风洞试运行所产生的尖啸声隐约传来。
屏幕上那根刺眼的下探曲线,像一根冰冷的针。
常浩南一直安静地听着,目光紧紧锁定在那条代表横向稳定性的曲线上,脸上看不出太多表情。
就在这沉默几乎要凝结成实质的时候,他开口了,声音沉稳依旧:
“尹主任,把跨音速区段内,横航向净稳定导数的详细数据,单独调出来。我要看原始数据,不要处理过的。”
尹开宪愣了一下。
但还是立刻执行:
“好的,您稍等。”
很快,一条带着更多细微波动的原始曲线取代了之前平滑的版本,出现在屏幕中央。
这次能够看出,凹字形最低点出现在在Ma=1.03附近,达到了-0.003左右的水平。
对于一个没有多少气动控制面的飞行器而言,这个水平已经比较危险了。
常浩南走近几步,几乎贴着屏幕,仔细审视着那低谷的形状和深度。
“嗯……”他沉吟片刻,指着曲线,下达了一个让尹开宪更加困惑的指令:“现在,在这条曲线上,迭加一个额外的稳定增项函数。数值……先按我们初步估算的来。”
尹开宪听到指示之后下意识摸上键盘,但旋即露出惊愕:
“迭加稳定增项函数?”
“可……这是风洞实测的原始数据?”
刑牧春也投来不解的目光。
常浩南转过身,目光落在屏幕上“驺虞”模型背部那个显眼的进气道设计上。
“尹主任,”他没有直接回答,反而抛出一个问题,“你知道,为什么我们一定要把涡喷-14的进气道设计在背部吗?”
尹开宪又是一愣,下意识地回答:“不是为了……保证乘波体下表面升力面的完整性和光滑度吗?避免在关键区域开孔影响高超音速流场?”
这是最直观、最符合常规思维的解释,也是之前他们内部讨论时的主流看法。
“有一定道理,但不是主要原因”常浩南轻轻摇了摇头,解释道:“涡喷14的进气道在高超音速飞行状态下会完全闭合,本身并不会破坏乘波体下表面的完整性。”
他顿了顿,目光扫过比刚才更加迷糊的尹开宪,缓缓揭开了谜底:
“它最关键的作用,其实是在亚/跨音速阶段,提供额外的气动增稳效应。”
“气动增稳……”尹开宪喃喃重复,随后有些回过味来,“意思是在发动机工作时,通过高速气流产生引射效应?”
“正是如此。”常浩南肯定了刑牧春的补充,“这个设计,能在横航向稳定性最薄弱的跨音速区段,提供一个额外的、动态的稳定性增项。”
他指向屏幕上那条令人揪心的低谷曲线。
尹开宪这会儿倒是不发懵了,但还是有点不放心
“可目前的风洞测试都只能模拟静态或准静态的气流,对于这种带有局部主动效应(发动机工作)参与的部分,尤其是其动态响应特性,风洞模拟的精度是不够的,或者说,成本高到难以承受……”
“没错。”常浩南点头,“所以只是估算,但总比对着这条裸曲线干瞪眼强……这算是我们在设计阶段就预留的后手之一,先试试看吧。”
尹开宪重新坐回主控台前,双手在键盘上飞快地敲击起来。
他调出“驺虞”背部进气道结构的三维模型和涡喷-14在跨音速状态下的预估流量、流速数据,结合空气动力学公式,开始构建一个数学模型,用于模拟这个“活动背鳍”在特定飞行状态下的增稳力矩。
随后,下令工程师们准备新一轮风洞测试——
所谓“迭加一个额外的稳定增项函数”当然不是直接修改成品数据。
而是通过改变增项重新进行一组。
在尹开宪的指挥下,风洞中心重新忙碌起来。
常浩南和刑牧春则分别站在他身后两侧,目光紧盯着屏幕。
时间一分一秒过去。
一个多小时后,尹开宪长舒一口气,按下回车键:“好了!模型构建完成,增稳函数加载完毕!现在重新计算迭加后的净稳定导数曲线!”
与此同时,风洞车间也传来汇报,表示已经完成了设备检查和模型固定。
测试,重新开始!
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