2015年8月31日,
对星海集团航空发动机项目组来说,今天是一个里程碑式的记载。上午九点,沐阳来到发动机点火试验车间。
韩立及项目组的上百人等着董事长到来,所有人都期待着点火试验成功。成与败,就在今天。
沐阳来到现场,扫视了下现场上百名满脸期待神色的员工,看到韩立,向他点头。
韩立向前走两步到来董事长面前,恭敬说道:
他的语气中三分激动,七分紧张,压力很大,几个月的努力就看今天了。沐阳点头,和韩立走进点火车间,检查加力系统、电子系统、矢量系统等。
特别是加力点火最容易出问题,这里面牵扯到加力燃油流量调节器、加速溢流活门、催化点火器、流量传感器等。
这台发动机增加了三元矢量喷口技术,发动机尾喷管可做全方位摆动,不同于二元矢量只能作上下摆动,当然也不是说三元就比二元好,应用特点不一样而已。
配上矢量喷口的战斗机可以通过喷管偏转,改变推力方向,从而实现飞机的姿态控制,也是实现垂直起飞的技术要求之一。
不采用推力矢量技术的飞机,发动机的喷流都是与飞机的轴线重合的,像民航飞机和第四代以下战斗机就没有采用矢量喷口。
民航飞机追求经济性和成本,是没有必要装置矢量喷口。
并不是说采用矢量喷口就是好的,矢量喷管增加了发动机的结构复杂性,因为它要转向,使得推力有所损失,发动机重量也增加了不少。
好处也明显,姿态多变,显著提高战斗机的机动性和垂直、短距起飞等技、战术性能。沐阳大概检查二十分钟,没发现什么问题后,才走出车间。
韩立听到董事长吩咐,神色凝重,向试验人员喊道:
负责现场检测的科研人员通过肉眼观察现场没有人员,测试仪器那里也没有发现有生命现象,同时,实验门已显示关闭。
两名科研人员大声汇报。
随着韩立的一声令下,测试员打开控制系统和冷却系统,看到一系列的仪表和显示灯显示正常后,汇报一切正常,可以进行下一步。
这一次试验点火,由韩立来指挥。
韩立看了眼董事长后,凝重喊道:
随着测试员按下启动键,发动机响起,代表着点火系统能够正常运行,也意味着完成第一步工作。
首先要测试的是,矢量喷管处于水平状态下的测试情况,现在只要测试点火状况。几分钟后,测试员汇报情况。
韩立点头:
XH—ANO5—01发动机试验没问题,君用发动机在没有加力时,韩立相信也没有什么问题。
所以,韩立脸上一样也没有什么激动表情,反而有些忐忑,真怕开启加力后这台发动机承受不了。
哪怕他全程跟踪研制,但没有测试出来,谁也没有把握。二十分钟后,
功率达到50%后,发动机后方狂风大起,整个车间内噪音分很大。
发动机的可用功是进出口气流的动能差,推力越大,发动机后方的风力也就越大。风力F=PA,即风力压强乘于面积,约等于推力。
像XH—AN05—01J这么大的推力,压强是非常大的,如果把加力开启,十几米外都可以把人吹飞。
在航母上,飞机准备起飞时,后方约十米位置有一块偏流挡板升起阻挡,就是为了阻挡飞机起飞时发动机喷出的高温高速气体,免得把后方人员误入误伤。
现在刚刚点火,转速很慢,是不会加力的。
只有发动机转速大于80时,才能接通加力。
XH—AN05—01J的加力设计范围比较大,从5%到65%,可微控调节,也可5%、15%....65%六档快速调节,非常方便。
这里的百分比,其实就是增加推力的百分比。
加力就是增加推力,原理是对排气气流再加热,使气流进一步加速,向加力燃烧室中喷射燃油,提高燃烧率。
当然,加力就相当于跑车增加了氮气加速系统,耗油非常大。
所以,一般只会在起飞、降落、加速等特殊情况下,战斗机才开加力。
像F—14A战斗机,最大内油量约合7348千克,如果开启全部加力,每分钟耗油约合907千克,8~10分钟即可耗光全部燃油。
而且,长时间开启还容易烧坏发动机。
哪怕沐阳设计的XH—AN05—01J发动机燃油经济性再好,如果开启全部加力,十几分钟就耗完了。
但如果仅开启一小部分加力,比如30%加力状态,可以达到半个小时,但一样不能持续开,否则一样容易烧杯发动机。
此时,XH—ANO5—01J发动机随着转速慢慢加大,功率越来越大,车间内噪音和发动机后方风速也越来越大。
每隔10%,科研人员记录下实验数据,同时检查各种仪器设备有没有异况。
功率开到100%时,测试员汇报数据。这个时候,还没有开启加力。
XH—AN05—01J的主要设计性能参数为:要求最大加力推力19吨以上,不加力情况下的满功率推力13.5吨以上,涡轮前温度1520摄氏度—1720摄氏度,重量1400公斤。
实际情况是,样机重量1410公斤,尺寸当然符合图纸,就是一些零部件有误差,所以重量有所变化。
此时不加力的满功率已经达到144KN,约14.7吨,折算推重比就是10.5!10.5!
不加力情况下达到这个数据,现场所有人员都非常激动。沐阳看了下耗油情况,与设计相差不大。
韩立下命令。
负责操控的研发人员大声回答。
沐阳脸上还是平静,这并不算点火成功呀,加力都没有开启。时间过得非常快,十分钟很快结束。
发动机稳定运行,韩立看了一眼董事长后,看到他表情淡定,这才下新的命令:
接到命令的测试员,开始启动加力系统,而且是在非加力满功率情况下再加力。
突然间,供油装置的油管大力供油,加力燃烧室内振荡燃烧,气压骤然增大,温度上升。
矢量喷管尾部已经有明显的红黄色尾焰,此时是白天,如果不注意观看,也看不清楚。但如果是晚上,就可以清楚地看到明亮的尾焰。
加力持续了五分钟,韩立喊熄火,让下属有时间进行记录数据和检查。熄火约一分钟,再次启动加力。
随着测试员汇报,韩立叹了一口气:
这台发动机安装有温度监控,如果某个零部件超温,会持续报警,如果开启自动控制模式,加力会自动熄火。
报警情况下,如果继续开启的话,发动机燃烧室、筒体都会损坏。
沐阳笑了笑,拍了下他肩膀说:
238KN,相当于推力24.2吨,主要设计参数加力推重比达到恐怖的17.1!
当然,只能维持22秒。
不!
应该不是这样!
如果不开启自动控制模式,不担忧发动机烧坏的话,应该不止22秒钟。肯定持久更长!
只是,这种情况是矢量喷管是水平状态,如果朝下的话,由于有反推力,温度上升更快,持续不了那么久。
如果发动机不进行优化直接服役的话,沐阳觉得设计最大加力50%就可以了,可以持续使用120秒以上。
刚才测试时,最高温度离警戒线温度还差不少。
而且到了120秒后,温度持续上升很慢,说明基本稳定了。
当然,这个程度的50%加力耗油非常大,每分钟耗油约合400千克,如果是F35那种8吨油箱,满载燃油情况下,可以开20分钟。
如果20分钟还不能解决战斗,那也没油返航了。
实际战斗时,开加力时间不会持续那么长,都是断断续续的。
另外,战斗机还加以挂带副油箱,增加载油量,一般副油箱都可以载几吨重的燃油。此时,
韩立听到董事长的安慰,轻松了一些,舒了一口气。
说得也是,别的发动
机研究所还不一定能研制出来,而且第一次就想点火成功,不太可能,也许需要数年时间才研制成功。
沐阳又说:韩立怔了一下,很快明白董事长的想法了。
不过,这个时间点已经到午餐点了,只能拖到下午再检查了。
检查发动机需要花较长时间,如果都要检查完,至少花几天时间,顺便整理试验数据。
除了点火试验,还有很多试验要测试,而且是破坏性试验,比如吸水试验、冰块撞击试验、飞行动物撞击试验,还有叶片损失情况下的测试,这些测试会让发动机直接报废,而且要费好多台发动机。
发动机试验就是这么费钱,试验花钱就是一个无底洞。
民航发动机XH—AN05—01点火试验成功后,目前又制造了二十几个样机用来试验,这几个月的试验成本就花去了好几亿元。
上午的测试就这样结束了,沐阳欣喜离开试验场。
今天的测试有些遗憾,但也算不错了,最怕连点火都没法运行起来。接下来的发动机试验周期会非常长,沐阳打算有空就去看一下。
XH—AN05—01J发动机太强悍了,不开加力的情况下,推重比就达到了10.5,最大加力达到17.1!
相比全球现役最强涡扇发动机F135—P—100,它的推重比为7.47,满加力推重比为11.47,发动机净重为1701公斤,过渡推力为12.7吨,最大加力推力为19.5吨。
它服役在空重为13.3吨的F35上,最大起飞重量为31.8吨,采用单台发动机。
XH—AN05—01J比F135—P—100先进太多,重量仅为1410公斤,但过渡推力却达到14.7吨,最大推力达到24.2吨,这也意味着,搭载它的战斗机可以承载更重的货物,飞得更快,因采用三元矢量喷管,更加灵活。
晚上睡觉时,沐阳做了一个梦。
他梦到自己坐上了一架歼20,发动机装的是星海集团的最新君用发动机XH—ANO5—01Jo
他瞭望周围,竟然是一片海洋!飞机是在国家的航母上!
咦,我怎么样坐在驾驶室上?我好像没开过飞机吧?
不是好像,他根本没开过飞机。
不过,凭着他对飞机的了解,他竟然看得懂飞机的仪器仪表和操作方法,当他手握在操纵杆上时,竟然有一种熟悉感,手感不错。
奇怪.
沐阳听到航母甲板上的起飞指挥官命令,也看到了甲板上数百人的期待眼神。
他没来得及思考,把发动机开到80%马力,没有依赖弹射助推器,而是采用滑跃起飞,起飞起跑距离比较长,非常依赖飞机的性能,如果差一些,会直接掉进海里。
松开制动,歼20迅速向前猛冲,他感觉到一阵呼吸困难,而不是强悍的推力感。同时,仅仅半拍时间,他立刻满油门满加力。
仅跑了几十米,歼20速度增加迅猛,他发现哪怕没有滑跃式甲板也能起飞了。
不过,容不得他多想,飞机冲过滑跃式甲板,腾空而起,竟然没有下坠的趋势,而是直冲而上。
甲板上的上百名人员热烈鼓掌。
然而,就在沐阳继续拉高起飞时,飞机好像不受它控制,加力
系统竟然无法关闭,不管他如何紧握操纵杆都没用,然后一头栽向海面。
在栽向海面的那瞬间,他想到了家人。
沐阳受到惊吓,猛地睁开眼,才发觉自己做了一个噩梦。自己脑袋盖了被子,怪不得呼吸有点困难...
还好,今天晚上孩子不在身边睡,旁边则是老婆。
看来,自己长时间没有做体操了,看到时间已经是凌晨十二点了。
沐阳的提问,宋雪露只是呢喃了一下,看来没有睡死。
他松了一口气,没睡就好,也没征用老婆的意见,开始搞起小动作。宋雪露迷迷糊糊,半知半觉依了沐阳。