第1600章 气动增稳,这下总算是用上了

“常院士!刑总!”数据分析中心的负责人尹开宪从主控台前站起身,快步迎了上来,“我正准备联系你们呢,没想到你们来的比我电话都快!”

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(Ma<0.3)、跨音速状态(Ma=0.8~1.3)、以及冲压发动机亚燃模态启动临界速度状态(Ma>1.7)。”

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,叠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:

“叠加稳定增项函数?”

“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“叠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!现在重新计算叠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!

(本章完)

第1601章 一块价值两亿元的透镜

屏幕上,代表原始横向净稳定导数的蓝色曲线旁边,一条代表增稳效应(正值)的绿色虚线被叠加了上去。

接着,一条全新的、代表综合净稳定导数的红色曲线被计算生成,覆盖在原来的蓝色曲线上。

三双眼睛死死盯住Ma=1.03附近那个关键区域。

只见那条原本深深下探、刺入负值区域的蓝色低谷,在绿色增稳曲线的强力“托举”下,被显著地抬升了起来。

虽然红色曲线在Ma=1.03处依然有一个明显的凹陷,但其最低点,已经稳稳地停留在了坐标系的零点(X轴)之上!

虽然依旧低于理想值,但已经脱离了危险的负稳定区域。

“正了!拉正了!”尹开宪指向那个被抬升起来的谷底,“虽然裕度还不算大,但至少在理论计算上,净稳定导数已经是个正值了……”

导数是正值,说明飞机的静不安定性不会出现骤降。

总归是相对安全的结果。

刑牧春用力地拍了下尹开宪的肩膀,脸上也露出如释重负的笑容:

“好!太好了!”

常浩南紧盯着那条红色的曲线,紧绷的嘴角终于缓缓放松。

他长长地舒了一口气,仿佛卸下了千斤重担。

“好。”他声音沉稳,却带着不容置疑的肯定,“这说明,‘驺虞’原型机的总体设计思路是成立的,关键的风险点找到了应对之策。后续的详细设计和试飞,就按这个方向……”

“……”

就在这时,常浩南口袋里的加密手机发出了独特的蜂鸣震动。

他拿出手机看了一眼号码,神情微动,立刻接通。

“是我。”他只听了短短几秒钟,眼神骤然锐利起来。

脸上原本放松的神情瞬间被一种混合着惊喜的急迫所取代。

“好!我知道了!我马上回来!”

他干脆利落地挂断电话。

“常总?”刑牧春和尹开宪都察觉到了他瞬间的情绪变化。

“京城那边有急事,我必须立刻回去一趟。”常浩南只给出了一个简单的解释,然后转向刑牧春,“老刑,老刑,后面几轮针对性的补充测试,还有数据收尾工作,就辛苦你在这边盯着指挥了。还有尹主任,辛苦把测试报告整理好之后发我一份。”

刑牧春点头:“放心,常总,交给我。”

……

翌日清晨,京城,火炬实验室。

厚重的大门无声滑开,常浩南风尘仆仆的身影出现在地下测试中心的门口。

早已等候在此的栗亚波立刻迎了上来。

这一次,他已经养精蓄锐了足足一晚,因此脸上没有疲惫,只有跃跃欲试的兴奋。

“老师!您回来了!”栗亚波的声音带着激动。

“东西呢?”常浩南没有任何寒暄,目光锐利地扫视着实验室。

“这边!”

栗亚波引着常浩南快步走向实验室中央一个被高强度惰性气体笼罩、由多层防震防辐射装置保护起来的真空操作平台。

在平台中央,一片薄得几乎透明、仅有巴掌大小的不规则晶片,静静地悬浮在无尘环境中。

它呈现出一种奇特的透明灰色,边缘在光照下映出一片略显奇特的虹彩。

但除去这个细节之外整体看上去……似乎平平无奇,甚至有些脆弱。

“按照您上次离开前提出的‘液相可控剥离’工艺,”栗亚波语速飞快,“我们……成功了!”

短短一句话,让常浩南确定了自己的猜测——

昨晚在电话里,栗亚波只是照例汇报有情况。

但他离开之前,已经把溶剂配方、表面张力控制参数和剥离动力学模型全部交给了对方。

应该没有再失败的道理了。

栗亚波指着那片晶片:“这是宏观尺度下,我们成功分离出的第一块具备完整结构的负折射透明材料。虽然形状还不太规则,尺寸也有限,但它的晶体结构和光学特性,经过初步表征,完全符合理论预期!”

常浩南的心跳,在胸腔里有力地搏动着。

就像十几年前,他第一次前往盛京601所时那样。

他强迫自己保持冷静,假装平淡地问了个不是特别重要的问题:

“做了多少次?”

栗亚波立刻转身在旁边的控制电脑上调出实验日志,屏幕上一长串密密麻麻的记录滚动着:

“从开始尝试宏观分离算起,一共进行了97次完整流程。其中成功完成剥离步骤、并保持结构基本完整的,有70次。”

他指着屏幕上一个高亮标记:“积累起来之后,最终得到了这么一块晶片。”

97次尝试70次成功剥离,最终得到一片合格的晶片。

常浩南的目光扫过实验记录上那触目惊心的材料消耗清单——各种超高纯度稀有金属、特殊衬底、定制化学溶剂、超净环境维持、设备损耗……短短几个月,

仅仅为了这一片小小的晶片,烧掉的经费粗略估计就高达一亿元人民币!

“呵……”常浩南轻轻吸了一口气,目光重新落回那片看似不起眼的晶片上,“这恐怕是此刻地球上单位重量价值最高的单一材料了。”

他走到操作台前,戴上特制的感应手套,小心翼翼地隔着真空环境操纵机械臂。

一束经过精密校准的绿色激光束,从侧面斜射向固定在半空中的晶片。

旁边的大屏幕上同步显示出高倍显微镜头捕捉的画面。

只见那束绿色的激光,在接触到晶片表面的瞬间,其路径仿佛遭遇了一个无形的、绝对垂直的镜面,竟以完全反常的角度,沿着入射光路几乎完全对称的方向,被“反射”回了激光射出的同一侧空间!

入射光和折射光在法线同侧!

是负折射材料无疑!

栗亚波已经不是第一次看到这个场面,但嘴唇仍然因为兴奋而有些发抖。

常浩南同样暗自握紧了双拳。

这不仅仅是理论的成功验证,更是打开了一扇通往颠覆性应用的大门!

然而,栗亚波的脸上又很快浮现出一丝遗憾。

“老师,这效果…在我们看来是震撼的,是奇迹。”他斟酌着词汇,“但对于更广泛的层面,对于需要直观理解其意义的决策者甚至普通人来说,它看起来…还是太抽象,太微观了。”

常浩南转头看向栗亚波,等待对方更进一步的想法。

“我们需要一种更直观、更宏大、能让任何人一眼就看出这东西‘逆天’之处的展示方式!”

常浩南没有立刻回答,但表情中已经满是赞同。

他背着手,在操作台前缓缓踱步。

几圈之后,他猛地停下脚步。

“亚波,”常浩南重新来到操作台前,“用最快的速度,不惜代价,再给我造出一片同样大小、同样质量的晶片。”

“再……再造一片?”栗亚波一愣。

火炬实验室确实不差钱。

但目前这种生产效率所带来的成本,确实有点离谱。

“对。”常浩南斩钉截铁,“把两片晶片叠在一起,边缘用我们的特种密封材料处理,确保绝对密封,两片之间只留出最薄的一层间隙,抽成超高真空。”

他抽出一张纸,飞快地勾勒出一个简单的双层平板结构示意图。

“然后,”常浩南抬起头,一字一句地说道,“我们就有了一个‘双负折射平板透镜’。”

而栗亚波在心里想的则是:

【确实,还是一块价值两亿元的透镜。】

(本章完)

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