“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,“我正準備聯系你們呢,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:
“結果怎么樣?”
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,但對于哪臺風洞在什么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!”尹開憲一邊引著兩人走向主控臺,一邊忍不住贊嘆“常院士,刑總,這‘騶虞’的設計,真是……出神入化!”
他指著屏幕上定格的模型三維圖:
“在這么緊湊的體積內,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。
“尹主任好話還是留著慶功宴上說。”常浩南抬手,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。”
作為一種高超音速飛行器,“騶虞”并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Ma1.8)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,迅速操作控制臺。
很快,面前的三塊屏幕上,并列顯示出三組氣動數據曲線和相應的流場云圖。
“請看。”尹開憲指著屏幕,“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(Ma1.7)。”
常浩南和刑牧春同時向前踏出一步,俯身湊近屏幕前。
尹開憲當然不可能干等著讓倆人自己慢慢看,趕緊介紹道:
“正如剛才所說,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。”
“但得益于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布局,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78左右的冗余。”
個位數百分比動力冗余對于一般飛機而言當然完全不能被接受。
但高超聲速飛機因為帶著兩套動力裝置,因此在全速域范圍內的理論冗余度一般都只有35。
78個點,已經是常浩南努力擠出來的結果了。
常浩南點點頭,然后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為“橫向凈穩定導數”的曲線。
神色緊跟著就變得凝重起來。
“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:
“為了追求高超音速性能,‘騶虞’采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凈穩定導數的曲線局部放大。
在Ma1附近,曲線陡然下探,跌入一個深谷。
“您看這里,”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,橫向凈穩定導數驟降,說明飛行器自身的橫向穩定性變得非常脆弱。”
他的語氣帶著擔憂:
“‘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蕩。”
“一旦震蕩發散,就很可能直接進入不可控的滾轉狀態,后果不堪設想。”
刑牧春的眉頭緊緊鎖了起來。
他早年搞火箭出身,后來又直接跳到了高超,對于大氣層內、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,”刑牧春語氣帶著詢問和一絲不易察覺的焦慮,“有沒有什么改進的辦法?比如在乘波體后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,我們嘗試過在模型后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范圍,出于強度和阻力考慮,又不可能增加太多數量。”
分析室內一時間陷入了沉默。
隔壁車間里,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著,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,橫航向凈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,一條帶著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Ma1.03附近,達到了0.003左右的水平。
對于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,幾乎貼著屏幕,仔細審視著那低谷的形狀和深度。
“嗯……”他沉吟片刻,指著曲線,下達了一個讓尹開憲更加困惑的指令:“現在,在這條曲線上,迭加一個額外的穩定增項函數。數值……先按我們初步估算的來。”
尹開憲聽到指示之后下意識摸上鍵盤,但旋即露出驚愕:
“迭加穩定增項函數?”
“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,為什么我們一定要把渦噴14的進氣道設計在背部嗎?”
尹開憲又是一愣,下意識地回答:“不是為了……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,本身并不會破壞乘波體下表面的完整性。”
他頓了頓,目光掃過比剛才更加迷糊的尹開憲,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……”尹開憲喃喃重復,隨后有些回過味來,“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,對于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,但總比對著這條裸曲線干瞪眼強……這算是我們在設計階段就預留的后手之一,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,用于模擬這個“活動背鰭”在特定飛行狀態下的增穩力矩。
隨后,下令工程師們準備新一輪風洞測試——
所謂“迭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后兩側,目光緊盯著屏幕。
時間一分一秒過去。
一個多小時后,尹開憲長舒一口氣,按下鍵:“好了!模型構建完成,增穩函數加載完畢!現在重新計算迭加后的凈穩定導數曲線!”
與此同時,風洞車間也傳來匯報,表示已經完成了設備檢查和模型固定。
測試,重新開始!