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学霸的军工科研系统 第470章 通往下一代航发的钥匙

作者:十月廿二 分类:科幻 更新时间:2025-01-12 10:20:45 来源:23小说

第五代发动机,眼下当然是不可能的。第三代是f110、al31f这些推比8左右的型号。第四代是f119、f135、al51f这些推比10以上的型号。如果按照常浩南的想法把涡扇10给造出来,那大概就会直接跳过原教旨主义的第三代,直接进入三代半的范畴。当然,三代和四代发动机的区别实际上有很多,可以说从原始设计思路、制造工艺、材料选取上都有区别。推重比只不过是最后反映在性能上的一个最直观数据罢了。当然,中间还夹着个三代半,也就是像后期型的f110、f414、al41f这些底子还是三代发动机,但应用了部分四代发动机的技术,导致性能已经明显高于自己老前辈们的升级版本。值得一提的是,第四代发动机在最基本的原理上和第三代并无区别,因此仍然存在着那个从物理上无法规避的性能取舍——高速取向的型号油耗普遍惊人,而低速取向的型号超音速性能则会极其拉胯。正是为了解决这个矛盾,在各国有关第五代发动机的概念设计中,才普遍引入了自适应变循环模式。在低速工况下,它可以是一台省油的中等涵道比涡扇发动机,而在高速情况下,它甚至可以化身为一台高性能的涡喷发动机。所以,第五代发动机虽然在纸面数据上未必能再次实现8到10这样恐怖的跨越,甚至反而有可能因为多了一套变循环装置,导致海平面推重比不升反降,但装在飞机上的实际性能却会远远超过第四代。只不过,可变循环虽然思路简单,但真要想实现起来,那还是有太多细节要完善了。甚至一直到常浩南重生之前那会,大家都还没确定下来具体哪种变循环技术路径更加可行。别的不说,压气机的具体设计理念,就要进行一次几乎翻天覆地的转变。所以简单聊了聊未来对国产发动机型谱的规划之后,常浩南和刘永全还是重新回到了眼前的研究上来。“多排叠加的全覆盖气膜冷却……”刘永全把这个有点拗口的名词重复了一遍。“没错。”常浩南带着刘永全来到旁边的实验桌旁,一台笔记本电脑正放在上面,屏幕中正显示着一张等温曲线图:“我之前本来觉得,用目前的torchmultiphysics软件就可以直接完成气热耦合模拟,但真正操作起来,发现还是把情况想的太简单了。”他说着把曲线图的一个部分用画笔工具圈了出来:“你看,主流与高动量冷却射流相接触后,将在射流下游的两侧区域产生一对旋向相反的涡结构,这对涡结构的旋转方向起到聚拢壁面冷却气抑制横向扩散的作用,同时其也有抬离壁面冷却气的趋势。”“所以……”这张图,刘永全还是看懂了的:“所以吹风比越大,主流越是难以压制冷却射流,冷却气会越早离开固壁表面,导致对下游的冷却效果越差?”常浩南点点头,心说不愧是在原来的时间线上真正把涡扇10带入成熟的人,尽管目前除了发型比较大佬之外总体还略显经验不足,但基本功确实可以,只是看了几眼便很快抓住了关键结论:“没错,所以如果综合考虑整个发动机的气热耦合效应,就会发现如果一味地提高冷却气用量,那么越往后,冷却效果的提升越不明显,很快就会触碰到一个上限,而且因为气流损失太大,还会影响到发动机本身的性能,甚至是工作稳定性。”“这一点,不做工程上的整体考量,而是只研究对叶片的气膜冷却效果的话,是不可能发现的,我推测,这应该也是美国人那边目前正在走弯路的原因之一。”在自己的判断被常浩南肯定之后,刘永全几乎是下意识地想到了最直接的办法:“如果我们扩大气膜孔的孔径,不就可以在冷却气用量不变的情况下降低气流流速,改善……”但他很快就自己否定掉了:“不对,单纯增加气膜孔孔径会导致压力损失变大,得不偿失……”“那常总,如果把冷却孔从圆柱形改成锥形,进口面积小,出口面积大,不就可以改善气流对叶片表面的覆盖性了?”这下子,常浩南确实对他有些刮目相看了。异形孔的冷却效果好于圆孔,这搁在20年后是任何一个相关专业本科生都会知道的事情,但是放在眼下,整个华夏对这方面的研究还处在一片空白。前世是直到大概一年多以后,罗尔斯·罗伊斯公司到西北工大赞助了一个跟主动冷却有关的研究课题,才让华夏这边意识到了这一点。工程上的东西,有时候就像是一层窗户纸,捅破了,看上去也就是那么回事,但要是没有人引导,那光是找窗户在哪,就得花上不少时间。而刘永全至少在很短的时间里,就摸索到了正确的方向。“思路没错,但可以更进一步。”常浩南从旁边取来纸笔,在纸上画了个示意图:“其实冷却孔本身没有必要做大的改动,只要在出口部分,也就是孔的末端连接一个扩张段就可以了,这样压力损失更小,而气膜孔出口处的流速还可以大幅度降低。”“流速降低就是动量降低,冷却气几乎不会发生吹离作用,壁附效应更好。”“而且,主流与冷却气之间的相互作用较弱,射流两侧的肾形涡强度较弱,子午面区域会形成与反肾形涡对结构,还能增强了冷却气的横向扩散作用,可以让冷却气膜更加均匀!”“那……”刘永全此时只有一种醍醐灌顶的感觉,整个问题的解决办法看上去好像简单到跟1 1差不多:“那我们只要把圆孔改成这种……这种异形孔就行

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