2015年8月31日,
對星海集團航空發動機項目組來說,今天是一個里程碑式的記載。上午九點,沐陽來到發動機點火試驗車間。
韓立及項目組的上百人等著董事長到來,所有人都期待著點火試驗成功。成與敗,就在今天。
「檢查完畢了嗎?」
沐陽來到現場,掃視了下現場上百名滿臉期待神色的員工,看到韓立,向他點頭。
韓立向前走兩步到來董事長面前,恭敬說道:「董事長,檢查完畢了,隨時可以點火試驗,請董事長驗收。」
他的語氣中三分激動,七分緊張,壓力很大,幾個月的努力就看今天了。沐陽點頭,和韓立走進點火車間,檢查加力系統、電子系統、矢量系統等。
特別是加力點火最容易出問題,這里面牽扯到加力燃油流量調節器、加速溢流活門、催化點火器、流量傳感器等。
這臺發動機增加了三元矢量噴口技術,發動機尾噴管可做全方位擺動,不同于二元矢量只能作上下擺動,當然也不是說三元就比二元好,應用特點不一樣而已。
配上矢量噴口的戰斗機可以通過噴管偏轉,改變推力方向,從而實現飛機的姿態控制,也是實現垂直起飛的技術要求之一。
不采用推力矢量技術的飛機,發動機的噴流都是與飛機的軸線重合的,像民航飛機和第四代以下戰斗機就沒有采用矢量噴口。
民航飛機追求經濟性和成本,是沒有必要裝置矢量噴口。
并不是說采用矢量噴口就是好的,矢量噴管增加了發動機的結構復雜性,因為它要轉向,使得推力有所損失,發動機重量也增加了不少。
好處也明顯,姿態多變,顯著提高戰斗機的機動性和垂直、短距起飛等技、戰術性能。沐陽大概檢查二十分鐘,沒發現什么問題后,才走出車間。
「開始點火測試吧。」
韓立聽到董事長吩咐,神色凝重,向試驗人員喊道:
「檢查1號現場!」
負責現場檢測的科研人員通過肉眼觀察現場沒有人員,測試儀器那里也沒有發現有生命現象,同時,實驗門已顯示關閉。
「報告,1號現場安全,可以進行試驗。」兩名科研人員大聲匯報。
「開始測試!」
隨著韓立的一聲令下,測試員打開控制系統和冷卻系統,看到一系列的儀表和顯示燈顯示正常后,匯報一切正常,可以進行下一步。
這一次試驗點火,由韓立來指揮。
韓立看了眼董事長后,凝重喊道:「點火啟動!矢量水平角度,10功率運行。」
隨著測試員按下啟動鍵,發動機「嗡嗡」響起,代表著點火系統能夠正常運行,也意味著完成第一步工作。
首先要測試的是,矢量噴管處于水平狀態下的測試情況,現在只要測試點火狀況。幾分鐘后,測試員匯報情況。
「報告,正常運行無異常。」
韓立點頭:「記錄數據,逐漸加大功率!」
XH—ANO5—01發動機試驗沒問題,君用發動機在沒有加力時,韓立相信也沒有什么問題。
所以,韓立臉上一樣也沒有什么激動表情,反而有些忐忑,真怕開啟加力后這臺發動機承受不了。
哪怕他全程跟蹤研制,但沒有測試出來,誰也沒有把握。二十分鐘后,
功率達到50后,發動機后方狂風大起,整個車間內噪音分很大。
發動機的可用功是進出口氣流的動能差,推力越大,發動機后方的風力也就越大。風力FPA,即風力壓強乘于面積,約等于推力。
像XH—AN05—01J這么大的推力,壓強是非常大的,如果把加力開啟,十幾米外都可以把人吹飛。
在航母上,飛機準備起飛時,后方約十米位置有一塊偏流擋板升起阻擋,就是為了阻擋飛機起飛時發動機噴出的高溫高速氣體,免得把后方人員誤入誤傷。
現在剛剛點火,轉速很慢,是不會加力的。
只有發動機轉速大于80NH時,才能接通加力。
XH—AN05—01J的加力設計范圍比較大,從5到65,可微控調節,也可5、15....65六檔快速調節,非常方便。
這里的百分比,其實就是增加推力的百分比。
加力就是增加推力,原理是對排氣氣流再加熱,使氣流進一步加速,向加力燃燒室中噴射燃油,提高燃燒率。
當然,加力就相當于跑車增加了氮氣加速系統,耗油非常大。
所以,一般只會在起飛、降落、加速等特殊情況下,戰斗機才開加力。
像F—14A戰斗機,最大內油量約合7348千克,如果開啟全部加力,每分鐘耗油約合907千克,8~10分鐘即可耗光全部燃油。
而且,長時間開啟還容易燒壞發動機。
哪怕沐陽設計的XH—AN05—01J發動機燃油經濟性再好,如果開啟全部加力,十幾分鐘就耗完了。
但如果僅開啟一小部分加力,比如30加力狀態,可以達到半個小時,但一樣不能持續開,否則一樣容易燒杯發動機。
此時,XH—ANO5—01J發動機隨著轉速慢慢加大,功率越來越大,車間內噪音和發動機后方風速也越來越大。
每隔10,科研人員記錄下實驗數據,同時檢查各種儀器設備有沒有異況。「報告,推力144KN,運行正常!」
功率開到100時,測試員匯報數據。這個時候,還沒有開啟加力。
XH—AN05—01J的主要設計性能參數為:要求最大加力推力19噸以上,不加力情況下的滿功率推力13.5噸以上,渦輪前溫度1520攝氏度—1720攝氏度,重量1400公斤。
實際情況是,樣機重量1410公斤,尺寸當然符合圖紙,就是一些零部件有誤差,所以重量有所變化。
此時不加力的滿功率已經達到144KN,約14.7噸,折算推重比就是10.5!10.5!
不加力情況下達到這個數據,現場所有人員都非常激動。沐陽看了下耗油情況,與設計相差不大。
「維持十分鐘,記錄數據!」韓立下命令。「是!」
負責操控的研發人員大聲回答。
沐陽臉上還是平靜,這并不算點火成功呀,加力都沒有開啟。時間過得非常快,十分鐘很快結束。
發動機穩定運行,韓立看了一眼董事長后,看到他表情淡定,這才下新的命令:「加力5,注意矢量噴管和加力燃燒室溫度!」
「是!」
接到命令的測試員,開始啟動加力系統,而且是在非加力滿功率情況下再加力。
突然間,供油裝置的油管大力供油,加力燃燒室內振蕩燃燒,氣壓驟然增大,溫度上升。
矢量噴管尾部已經有明顯的紅黃色尾焰,此時是白天,如果不注意觀看,也看不清楚。但如果是晚上,就可以清楚地看到明亮的尾焰。
「報告,推力151.1KN,運行正常!渦輪前溫度820攝氏度....850攝氏度...油耗...」「加力10,持續五分鐘!」
「報告,推力158.8KN,運行正常!渦輪
前溫度950攝氏度.....1010攝氏度..油耗提升14.5...「
「熄火降溫!記錄數據,檢查設備。」
加力持續了五分鐘,韓立喊熄火,讓下屬有時間進行記錄數據和檢查。熄火約一分鐘,再次啟動加力。
「加力15,持續五分鐘!」
「報告,推力166.7KN,運行正常!渦輪前溫度1050攝氏度.....1110攝氏度...油耗提升...」
「加力50,持續120秒!」
「報告,推力223.2KN,運行正常!渦輪前溫度1420攝氏度度....1515攝氏度..油耗提升...
此時,加力到55,推力已經達到恐怖的22.32噸了,超過設計要求了,油耗猛升,而且溫度升得非常快,筒體顏色已經發紅了。
如果是采用普通鋼鐵,這個溫度已經達到熔化溫度,別說1420攝氏度以上,1200攝氏度都能把材料軟化損壞了。
實際上,當加力達到30時,推力已經達到設計要求的19噸了,遠遠超出沐陽的預期,這個時候的油耗,滿油可以開半個小時以上,可以說,隨便玩了。
不過,試驗會超載運行測試。
加力60試驗完之后,熄火冷卻一分鐘。
突況時,沒有那么長時間可以完全冷卻的,要頻繁使用。「加力65,持續30秒!「
當韓立下達這個命令時,所有人都非常緊張,這是試驗最高要求了。成與不成,就看這30秒鐘了。
「報告,推力238.0KN,運行正常!
渦輪前溫度1620攝氏度..1715攝氏度..筒體過熱,溫度報警,自動熄火了,只能持續22秒。」
隨著測試員匯報,韓立嘆了一口氣:「哎,還差一點。」
這臺發動機安裝有溫度監控,如果某個零部件超溫,會持續報警,如果開啟自動控制模式,加力會自動熄火。
報警情況下,如果繼續開啟的話,發動機燃燒室、筒體都會損壞。「董事長,還是失敗了。」
沐陽笑了笑,拍了下他肩膀說:「也不算失敗吧,已經超出我的預期了。只是還有些遺憾,加力時間沒達到設計要求,慢慢優化吧。」
238KN,相當于推力24.2噸,主要設計參數加力推重比達到恐怖的17.1!
當然,只能維持22秒。
應該不是這樣!
如果不開啟自動控制模式,不擔憂發動機燒壞的話,應該不止22秒鐘。肯定持久更長!
只是,這種情況是矢量噴管是水平狀態,如果朝下的話,由于有反推力,溫度上升更快,持續不了那么久。
如果發動機不進行優化直接服役的話,沐陽覺得設計最大加力50就可以了,可以持續使用120秒以上。
剛才測試時,最高溫度離警戒線溫度還差不少。
而且到了120秒后,溫度持續上升很慢,說明基本穩定了。
當然,這個程度的50加力耗油非常大,每分鐘耗油約合400千克,如果是F35那種8噸油箱,滿載燃油情況下,可以開20分鐘。
如果20分鐘還不能解決戰斗,那也沒油返航了。
實際戰斗時,開加力時間不會持續那么長,都是斷斷續續的。
另外,戰斗機還加以掛帶副油箱,增加載油量,一般副油箱都可以載幾噸重的燃油。此時,
韓立聽到董事長的安慰,輕松了一些,舒了一口氣。
說得也是,別的發動
機研究所還不一定能研制出來,而且第一次就想點火成功,不太可能,也許需要數年時間才研制成功。
沐陽又說:「看看還有多少燃油,測試一下加力50情況下,最大持續時間能不能燒完8噸油,也測試一下持續時間。
不過,還是先檢查一下設備有沒有燒壞,如果沒有問題,就可以進行測試。」韓立怔了一下,很快明白董事長的想法了。
「足夠的,還有55噸燃油。」
不過,這個時間點已經到午餐點了,只能拖到下午再檢查了。
檢查發動機需要花較長時間,如果都要檢查完,至少花幾天時間,順便整理試驗數據。
除了點火試驗,還有很多試驗要測試,而且是破壞性試驗,比如吸水試驗、冰塊撞擊試驗、飛行動物撞擊試驗,還有葉片損失情況下的測試,這些測試會讓發動機直接報廢,而且要費好多臺發動機。
發動機試驗就是這么費錢,試驗花錢就是一個無底洞。
民航發動機XH—AN05—01點火試驗成功后,目前又制造了二十幾個樣機用來試驗,這幾個月的試驗成本就花去了好幾億元。
上午的測試就這樣結束了,沐陽欣喜離開試驗場。
今天的測試有些遺憾,但也算不錯了,最怕連點火都沒法運行起來。接下來的發動機試驗周期會非常長,沐陽打算有空就去看一下。
XH—AN05—01J發動機太強悍了,不開加力的情況下,推重比就達到了10.5,最大加力達到17.1!
相比全球現役最強渦扇發動機F135—P—100,它的推重比為7.47,滿加力推重比為11.47,發動機凈重為1701公斤,過渡推力為12.7噸,最大加力推力為19.5噸。
它服役在空重為13.3噸的F35上,最大起飛重量為31.8噸,采用單臺發動機。
XH—AN05—01J比F135—P—100先進太多,重量僅為1410公斤,但過渡推力卻達到14.7噸,最大推力達到24.2噸,這也意味著,搭載它的戰斗機可以承載更重的貨物,飛得更快,因采用三元矢量噴管,更加靈活。
晚上睡覺時,沐陽做了一個夢。
他夢到自己坐上了一架殲20,發動機裝的是星海集團的最新君用發動機XH—ANO5—01Jo
他瞭望周圍,竟然是一片海洋!飛機是在國家的航母上!
咦,我怎么樣坐在駕駛室上?我好像沒開過飛機吧?
不是好像,他根本沒開過飛機。
不過,憑著他對飛機的了解,他竟然看得懂飛機的儀器儀表和操作方法,當他手握在操縱桿上時,竟然有一種熟悉感,手感不錯。
奇怪.
「沐先生,準備好了,可以起飛了。」
沐陽聽到航母甲板上的起飛指揮官命令,也看到了甲板上數百人的期待眼神。
他沒來得及思考,把發動機開到80馬力,沒有依賴彈射助推器,而是采用滑躍起飛,起飛起跑距離比較長,非常依賴飛機的性能,如果差一些,會直接掉進海里。
松開制動,殲20迅速向前猛沖,他感覺到一陣呼吸困難,而不是強悍的推力感。同時,僅僅半拍時間,他立刻滿油門滿加力。
僅跑了幾十米,殲20速度增加迅猛,他發現哪怕沒有滑躍式甲板也能起飛了。
不過,容不得他多想,飛機沖過滑躍式甲板,騰空而起,竟然沒有下墜的趨勢,而是直沖而上。
甲板上的上百名人員熱烈鼓掌。
然而,就在沐陽繼續拉高起飛時,飛機好像不受它控制,加力
系統竟然無法關閉,不管他如何緊握操縱桿都沒用,然后一頭栽向海面。
在栽向海面的那瞬間,他想到了家人。
沐陽受到驚嚇,猛地睜開眼,才發覺自己做了一個噩夢。自己腦袋蓋了被子,怪不得呼吸有點困難...
「臥!」「這
「怪不得呢。」
還好,今天晚上孩子不在身邊睡,旁邊則是老婆。
看來,自己長時間沒有做體操了,看到時間已經是凌晨十二點了。「老婆,睡了嗎?」
沐陽的提問,宋雪露只是呢喃了一下,看來沒有睡死。
他松了一口氣,沒睡就好,也沒征用老婆的意見,開始搞起小動作。宋雪露迷迷糊糊,半知半覺「嗯呢」依了沐陽。
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