第420章 天狼星的喘振第(2/2)页
叶片本质上是一组在空气中做圆周运动的微型机翼。

    当飞机速度极高时，迎面扑来的冷空气以接近音速的绝对速度冲入进气道。

    但天狼星的进气道设计，继承了早期的圆筒直管结构。它没有任何激波锥或者调节斜板来对超音速气流进行预减速。

    在亚音速飞行时，气流在进气道内自然扩张减速，压力升高，平稳地喂入压气机。

    但在马赫数零点九八时，进气道口形成了强烈的弓形激波。空气在穿过激波后，速度分布变得极度不均匀，并携带着庞大的动压，直接冲向第一级压气机叶片。

    超高速的气流在进入压气机时，由于气流的轴向速度远大于叶片的旋转线速度。 这导致气流方向与叶片旋转面形成的相对迎角，在瞬间发生了剧烈的偏转，远远超过了叶片翼型的失速临界角。 就像飞机机翼在仰角过大时会失速一样，压气机叶片背面的气流发生了灾难性的分离。 在压气机内部，气流不再平稳地向后方的高压区压缩，而是在叶背处发生强烈的涡流和阻塞。这种失速的叶片会阻挡气流，导致后续的叶片也接连失速，形成一个在压气机内部旋转的失速团——旋转失速。 当失速面积扩大到整个环形通道时。 压气机后方的排气压力瞬间崩溃，低于了燃烧室内部的高压。 热力学系统失去了平衡。原本应该向后喷出的高压燃烧室高温气体，发生了猛烈的逆向倒流。高温燃气混合着未燃烧的煤油，从压气机叶片之间的缝隙中疯狂反向挤出，最终从机头进气口狂暴地喷射出来。 这被称为压气机喘振。

    “砰！砰砰！”

    伴随着几声如同大口径火炮在机腹内开火的沉闷爆响。

    “天狼星”的机身发生了剧烈的纵向轴向震动。这种震动频率与机身的固有频率发生了重叠。

    在不到一秒钟的时间里，发动机的推力瞬间归零。尾部排气管喷出长长的橘红色火舌，随后冒出浓烈的黑烟。进气口也喷出了高温的蒸汽和火焰。

    “发动机喘振！失去推力！”李伟在无线电中嘶喊，抗荷服的气囊因为震动而剧烈充放气。

    他迅速收回油门节流阀，试图切断燃油供应，退出喘振状态，并利用风车效应重启发动机。

    但在此时，零点九八马赫的速度叠加在一万米的高度，飞机承受的空气动压已经达到了机体结构的承受极限。

    由于发动机失去推力，飞机在巨大的超音速气流波阻下，发生了瞬间的强烈减速。

    这种巨大的减速过载，将李伟死死地勒在安全带上。

    同时，减速过载带来的巨大动能，全部转移到了正在努力对抗低头力矩的升降舵和后掠翼主梁上。

    为了保持飞机的平衡，防止机头彻底栽向地面，李伟试图拨动副翼进行横滚，以利用偏航角来消耗这部分失控的低头力矩。

    他向左压下驾驶杆。

    在低速状态下，左侧副翼向上偏转，右侧副翼向下偏转，增加右翼升力，飞机将顺利向左滚转。

    但在接近音速的高动压气流中，后掠翼暴露出了它最危险的流体力学材料学缺陷。

    当李伟向左压杆，右侧机翼后缘的副翼向下偏转，试图增加这一侧机翼的弯度和升力。 巨大的空气动压打在向下偏转的副翼上，并没有像预想中那样抬高机翼。 相反，空气产生了一个向上的庞大扭转力矩。 这股扭转力直接作用在柔韧的铝锂合金后掠翼主梁上。后掠翼的结构特性导致其抗扭刚度较差。 在扭转力矩的作用下，整个右侧机翼的前缘被迫向下严重扭曲变形。 机翼前缘向下扭转，导致整个右侧机翼的迎角急剧减小。 机翼扭曲所损失的升力，远远超过了副翼偏转所增加的微小升力。 结果是灾难性的相反。

    李伟向左压杆，试图向左滚转。

    飞机却在右侧机翼扭曲丧失升力的反作用力下，猛烈地向右方发生了不可控的翻滚。

    这在航空术语中被称为副翼反效。

    在塔台的雷达屏幕上，代表着天狼星的光斑突然出现了剧烈的高度掉落和轨迹折线。

    “洞幺！报告姿态！拉起！拉起！”沈兆轩对着麦克风大喊。

    但在高空中，情况已经失去了任何人工干预的可能。

    在发动机喘振导致的剧烈纵向爆震、激波后移产生的低头力矩强力下压，以及副翼反效导致的猛烈横向翻滚下。

    “天狼星”的机身骨架，同时承受了拉伸、压缩、弯曲和扭转的复杂交变应力。

    这些应力的峰值，在千分之一秒内，超越了当时冶金材料——高强度铝锂合金的屈服极限和抗拉强度极限。

    “飞机失控！结构……咔嚓——”

    李伟在无线电里的声音戛然而止。只留下一声令人毛骨悚然、穿透电磁波的金属撕裂声。

    在遥测接收机的纸带上，贴敷在主翼翼根处的电阻应变片，其电压信号在瞬间飙升至满刻度，随后变成了一条代表断路的直线。

    在距离地面九千米的高空。

    在接近音速的巨大动压下。飞机没有发生爆炸，而是被狂暴的空气动力直接撕成了碎片。

    右侧三十五度后掠翼的主梁在扭曲中折断，整片机翼脱离机身。失去平衡的机身在巨大的滚转率下，尾翼被瞬间切断。

    试飞员李伟在飞机解体的瞬间，由于座舱破裂，承受了超过二十个G的离心力和瞬间的爆炸性减压。他的抗荷服无法抵御这种级别的冲击，血液冲入大脑和肺部血管，导致毛细血管大面积破裂。

    在弹射座椅技术尚未成熟的年代。在高空、高动压、高过载解体的极端环境中，任何碳基生物都失去了逃生的可能。

    在地面雷达的屏幕上。那个代表着大西北航空巅峰的光斑，在一万米的高空突然分裂成了十几块微小的碎片信号，随后像流星雨一样，迅速从屏幕上坠落消失。

    塔台内陷入了死一般的寂静。

    沈兆轩的双手死死地抓着控制台的边缘，指关节泛白。

    三天后。

    渤海湾。大西北海军的打捞船队，利用拖网和潜水员，在十几平方公里的海域内，将天狼星的残骸碎片一块块地打捞了上来。

    一周后。西京政务院，战略指挥中心。

    桌子的中央，摆放着从渤海湾打捞上来的天狼星残骸核心部件。主要是一段从翼根处折断的铝锂合金主梁，以及一个严重扭曲变形、布满高温烧蚀痕迹的轴流压气机转子叶片。

    李枭穿着深灰色的军大衣，站在会议桌旁，面无表情地看着这些扭曲的金属。

    “事故原因的分析报告出来了吗？”李枭看向空气动力学总工程师沈兆轩。

    沈兆轩拿起一份厚厚的数据图表和几张残骸的微观金相分析照片。他的脸色有些苍白，双眼布满血丝，但声音依然保持着绝对的客观和冷静。

    “委员长。残骸上的应变片磁带记录仪，保留了飞机解体前最后十秒的全部参数。”

    “结论非常明确。我们撞上了一堵音障墙壁。并且，我们现有的气动和动力设计，被这堵墙撞得粉碎。”

    沈兆轩将几张大型结构图纸挂在黑板上，开始进行复盘。

    “第一，动力系统失效。这是灾难的起点。”

    他指着那个扭曲的压气机叶片。

    “进气道设计存在致命缺陷。在接近零点九八马赫时，超音速空气在直筒进气道口形成激波，导致进入压气机的气流流场极度恶化。气流方向与叶片旋转方向形成的相对迎角过大，引发了压气机全面旋转失速。”

    “气流通道阻塞，燃烧室的高压气体发生剧烈倒流。这引发了发动机喘振。发动机在最需要推力来克服波阻的关键时刻，不仅失去了推力，还产生了高达十几个G的轴向低频震动，初步破坏了机体的结构稳定性。”

    “第二，控制系统失效。”

    沈兆轩在黑板上画出了一架飞机的俯视图，并标出了受力矢量。

    “副翼反效和低头力矩彻底剥夺了飞行员的控制权。在接近音速时，激波导致的阻力暴增，使得主翼升力中心后移。飞行员试图用副翼进行补偿，但高动压扭曲了后掠翼的主梁，导致飞机向反方向发生了不可控的翻滚。交变应力超越了合金的屈服极限，飞机在空中解体。”

    沈兆轩放下指示杆，目光环视在场的高级工程师们。

    “我们在跨音速领域的流体力学认知，是不及格的。”

    李枭看着桌面上那根折断的铝合金主梁断口，手指在桌面上敲击了两下。

    “发现问题只是第一步。我要听解决方案。”

    沈兆轩深吸了一口气，从公文包里拿出了三张全新的、带有复杂微积分推导公式的设计草图。

    “要突破这堵音速的墙壁，我们必须对飞机的骨架和动力入口，进行三次外科手术级别的大改造。这涉及到流体力学、结构力学和控制逻辑的根本性重构。”

    “第一项改造：进气道激波锥。”

    沈兆轩将第一张草图贴在黑板上。图上的飞机进气口，不再是空荡荡的圆筒，而是在中央多出了一个可以前后移动的尖锐圆锥体。

    “我们不能让超音速气流直接撞进压气机。我们必须在进气道中央增加一个可调节的中心激波锥。”

    “利用这个锥体在超音速气流中产生的多道斜激波，强行将超音速空气减速。空气在经过斜激波和正激波的连续压缩后，动能转化为压力能，速度降低到亚音速状态，然后再平稳地喂入压气机。”

    “这样可以保证叶片始终在正常的气流速度和迎角下工作，从源头上消除旋转失速和喘振的诱因。”

    “第二项改造：面积律。”

    沈兆轩贴出第二张草图。

    这张图上的飞机机身，在与机翼连接的地方，并没有保持笔直的圆柱形，而是向内深深地收缩，呈现出一种类似于可口可乐瓶的蜂腰形状。

    “在跨音速阶段，激波导致的阻力暴增并不是均匀的。我们重新计算了天狼星机身在轴向上的横截面积分布。”

    他在俯视图下方画了一条曲线。在机身与机翼连接的地方，横截面积曲线出现了一个陡峭的波峰。

    “流体力学的数学模型告诉我们，如果飞行器的横截面积在沿轴线方向变化不平滑，在接近音速时就会产生巨大的波阻。就像一艘船在水面上行驶，船体突然变宽会激起巨大的波浪阻力一样。”

    “由于机翼增加了该区域的总横截面积。为了保持从机头到机尾总体横截面积的平滑过渡，消除那个陡峭的波峰。我们必须在机翼所在的位置，强行削减机身的体积。把机身掐细。”

    “在风洞测试的初步数学模型中，这种蜂腰设计能够将跨音速波阻大幅度削减百分之四十以上。这是解决激波阻力发散的根本途径。”

    “第三项改造：全动平尾。”

    沈兆轩贴出最后一张草图。图上的飞机尾部，不再是固定水平尾翼加可活动升降舵的传统结构。而是整个水平尾翼成为一个完整的部件，可以绕着一根粗大的钛合金转轴整体上下偏转。

    “在接近音速时，传统固定水平尾翼表面产生的激波，会使后面的升降舵处于气流分离的低压尾流中。舵面无论怎么偏转，都无法获得足够的空气反作用力，导致飞机彻底失去控制效率，无法克服低头效应。”

    “解法是彻底抛弃升降舵。让整个水平尾翼作为一块巨大的操纵面进行整体偏转。只有这样，才能在跨声速激波的严重干扰下，获取足够的空气动力学俯仰力矩，强行把机头拉起来，将控制权还给飞行员。”

    沈兆轩放下教鞭。

    “进气道激波锥解决动力。面积律解决阻力。全动平尾解决控制。”

    “这就是跨越音障的钥匙。”

    李枭听完汇报，目光扫过在场的工程师们。

    “激波锥，面积律收腰，全动平尾。”

    “从图纸修改，到半模跨声速颤振风洞测试，再到新机体的钛合金铆接成型。”

    李枭走到黑板前，用手重重地拍在那张画着蜂腰设计的图纸上。

    “我给你们六个月的时间。”

    “在明年春天结束之前。我要看到大西北的飞机，在平飞状态下，用纯粹的推力和几何学设计，把那堵看不见的音速墙壁，撞得粉碎。我们要确立在超音速维度的绝对统治权。”

『加入书签，方便阅读』