學霸的軍工科研系統 第61章 高性能氣膜冷卻，突破渦輪前溫度

    inf                  在參加完國產殲11的首機下線儀式之後，作為渦扇10項目的總設計師，常浩南既然到了盛京，那肯定要去606所和410廠看看。

    畢竟，來都來了。

    對於華夏的航空工業來講，渦扇10幾乎是一款「零基礎」發動機，之前在研發渦噴14過程中開發出來的一些技術雖然能用上，但不多。

    至於更古老的型號，那就完全沒有什麼參考價值了。

    在渦噴14之前，華夏甚至都沒有嚴格意義上的航空發動機研發體系。

    所以為了提高效率，常浩南在這個項目上破天荒地採用了設計和生產兩條線完全並行的操作，代價就是風險和工作量的提升。

    「常總。」

    常浩南來盛京本來就屬於臨時起意，下飛機之後也只在112廠露過一面，所以他到606所之後，除了一直在盛京牽頭負責組織工作的總工程師海誼德之外，其它人甚至都沒有什麼準備。

    「常總怎麼來之前也不跟我們說一聲，我們好歹拾掇一下……」

    跟在海誼德後面的一名工程師摸了摸鬍子拉碴，顯然已經好多天沒怎麼打理過的鬢角，又掃了一眼幾乎被各種資料和圖表鋪滿的設計研究室，臉上露出有些尷尬的表情。

    雖然如今發動機的設計工作已經在相當程度上實現了數字化，但這個房間其實是他們幾個研發小組之間進行交流討論的地方。

    航發畢竟是個複雜的系統工程，不可能真像捏橡皮泥一樣把幾個部分弄到一塊就完事了，渦噴14最開始時候那個失敗的壓氣機設計已經證明了這種玩法絕對行不通，所以即便還處在項目初期，大家仍然需要經常在總體設計組的牽頭下互通有無，以免某個子系統的研發方向過於跑偏。

    而這個過程中往往還是紙質材料更加方便一些，畢竟這年頭可沒有那些在線工作軟件。

    「這就見外了不是。」

    常浩南隨手把一張蓋住了兩張椅子的巨大圖紙放到一邊，然後坐在其中一張上面

    「我雖然人不是一直在盛京，但咱們既然是同一個研發團隊，那就是一家人，不要搞得像是歡迎領導一樣。」

    由於航空發動機的設計工作涉及到大量複雜的數值計算部分，而目前全國超算資源最為豐富的城市就是京城，加上未來計劃中的壓氣機研究中心也在京航大學裏面，所以實際上有相當一部分研發人員是跟着常浩南常駐京城的。

    而且他也是一線設計人員出身，對於項目進行過程中，尤其是起步和攻關的關鍵階段大家是個什麼精神狀態深有體會。

    辦公室亂，就讓它亂着，一旦整理好，反而總會有些東西找不着。

    作為總設計師，他在整個項目里已經幾乎無處不在，沒必要像某些領導一樣靠沒事瞎折騰來彰顯存在感。

    眾人各自落座之後，還是海誼德迅速把話題拉回了正軌

    「好了，現在咱們人也差不多到齊了，各位有什麼需要向常總當面匯報或者詢問的，正好可以省去一次出差去京城的麻煩，趕緊該說的說，該問的問。」

    平時常浩南雖然人在bj，但並不是直接把盛京這邊給扔下不管了，每個研發方向每周都是要提交項目進展報告，他也會在第一時間給出反饋，所以儘管已經有小兩個月時間沒來過606所，但也沒有那種所有人積攢了一堆問題踴躍提問的盛況。

    「常總，我們燃燒室這邊先匯報一下情況吧。」

    短暫的冷場過後，一名看上去大約五十來歲的工程師率先開了口。

    殷永澤，渦扇10的幾名副總設計師之一，也是燃燒室技術研發和設計工作過的負責人。

    他在渦噴14項目里就參與設計了我國第一個環形燃燒室，雖然單論紙面性能而言，那個尚且不太成熟的設計並不比過去的環管形燃燒室好多少，但由於火焰筒是一個整體的環形腔，因此空間利用率更高，出口流場分佈均勻而且所需要的冷卻壓力比較小。

    簡單來說，潛力更大。

    也正是考慮到殷永澤的經驗，常浩南才敢把燃燒室這個核心機三大件之一放手交給他。

    「上次跟您匯報的時候，我們已經把燃燒室高壓試驗平台給搭起來了，這段時間也進行了一些參數化設計的準備工作，預計可以把高壓試驗次數壓縮到過去大概一半的水平，下一步準備開始做計算模型開發和參數化系統，不過我們現在確定下來的燃燒功率實在有點大，對於冷卻強度的要求很高，不知道壓氣機那邊能不能再多提供6%-8%的進氣流量？」

    殷永澤說着把手中的一份資料沿着桌面滑到常浩南面前。

    後者仔細翻閱了一下，發現是對一個環形燃燒室進行參數化幾何建模的相關資料。

    「前處理工作完成的不錯，另外，記得後面開發計算模型的時候，霧化模型除了標準的離心噴嘴之外，順便也可以做一下離心甩油盤的結構。」

    由於人類對於燃燒過程的認識還相對不夠清晰，因此在燃燒空氣動力學和結構方面，數值計算能夠發揮的作用相對較小，而且對於燃燒室結構的研究基礎就不如壓氣機和渦輪，殷永澤能做到這個參數化水平，確實已經相當不錯了。

    「甩油盤？」

    常浩南的要求讓殷永澤一愣

    「我們的設計……」

    不過說到一半就被常浩南打斷了

    「渦扇10這樣的大推當然是要用離心噴嘴，但是未來噴氣動力肯定要普及開來，像巡航導彈還有無人機這些地方需要小型航空發動機，甩油盤的供油壓力低、不容易堵，最關鍵的是便宜，正好趁着現在的機會順便打個地基。」

    相比於這個年代華夏其他的航發研究人員，常浩南最大的優勢除了開掛以外，就是更加長遠的規劃能力。

    「好的，我們到時候會留意。」

    殷永澤打開面前的筆記本，把這個要求記了下來

    「那常總，進氣流量的事情……」

    「6%-8%實在太多了。」

    常浩南當即搖頭

    「現在總體設計層面已經基本把結構確定為2-8-1-1結構或者3-7-1-1結構，這樣每一級留出來的餘量都很小，6%到8%那幾乎要再多加一級高壓，肯定不行。」

    「但是我們這邊對於冷卻空氣流量的需求確實大了很多，如果不增加的話……」

    氣膜冷卻可以說是航空發動機研發史上具有里程碑意義的技術，不過利用氣體進行主動冷卻也不是沒有代價的，這些用作冷卻的氣體無法被用於推進，相當於損失掉了相當一部分壓氣機功率。

    因此，儘管理論上只需要提高冷卻氣體的用量就可以實現更好的效果，但在實際航發設計中，還是要考慮到氣體損失率的問題。

    如果一個燃燒室內壁就要消耗掉至少6%的話，那再算上冷卻壓力更大的渦輪……

    還玩個錘子。

    壓氣機累死累活送進來的空氣，你直接放跑將近五分之一，或許對於渦槳和渦軸這種輸出軸功率的發動機來說還可以接受，但對於渦扇發動機來說，基本就是廢了。

    而如果再加一級高壓，那就要變成3-8-1-1，跟眼下的a31f根本拉不開差距。

    a31f的性能當然是夠用的，但潛力就不行了。

    畢竟是70年代末的設計。

    「你們燃燒室出口溫度設定的上限是多少？」

    渦扇10的渦輪前溫度（也就是燃燒室出口溫度）設定在1200-1250，這是常浩南親自做出的決定，但冷卻系統肯定要留一定餘量，留多少就是殷永澤他們的工作了。

    「留5%餘量，1325。」

    這個餘量當然是按照開氏溫度計算的。

    緊接着殷永澤又補充了一句

    「這個冷卻要求實在太高，我們只能用槽縫冷卻代替渦噴14上的圓孔冷卻，氣流量的需求就上來了。」

    這下常浩南終於知道問題出在哪了；

    「別用槽縫冷卻，我下一步計劃就是研究渦輪部分的高效率成型孔冷卻方案，用異形孔代替圓孔，理論上可以實現跟開縫冷卻接近的效果，用氣量還不會增加，你們先繼續按照1325算其它結構，具體的冷卻方案，等我把異形孔的多孔介質模型開發出來再定。」

    儘管燃燒室出口的溫度毫無疑問是整個發動機最高的部分，但最終把高能氣體的能量轉化為機械功還是需要依靠渦輪，後者不僅工作環境高溫高壓，甚至還需要高速旋轉並承受外部過載，因此對於材料和冷卻技術的要求反而更高。

    如果一個冷卻技術能用在渦輪上面，那麼搬到燃燒室側壁一般問題不大。

    (本章完)