隨后的一段時(shí)間里,在常浩南的幫助和指導(dǎo)下,對運(yùn)8主翼和尾翼表面積冰形貌的預(yù)測結(jié)果很快就被拿了出來。
11月末初冬的寒風(fēng)中,182廠的總裝車間內(nèi),一群人正圍著那架被拖出來當(dāng)做研究對象的運(yùn)8F。
在距離飛機(jī)不遠(yuǎn)的地方,擺著兩張繪圖板,上面分別繪制著運(yùn)8主翼和水平尾翼的三視圖。
如果放近距離細(xì)看的話,還會(huì)發(fā)現(xiàn),在機(jī)翼邊緣周圍,還有幾道用不同顏色勾勒出來的不規(guī)則線條。
由于機(jī)翼結(jié)冰問題涉及飛行安全,因此這段時(shí)間以來整個(gè)182廠的工作都放慢了下來,尤其是運(yùn)8J的試飛工作更是因?yàn)樯洗蔚亩仁鹿识苯油?br/>
按照時(shí)間表,從英國購買的前兩套搜水-2000MS雷達(dá)馬上就要啟運(yùn)回國。
盡管在過去幾年的前期準(zhǔn)備中,雷達(dá)部分已經(jīng)用等重量的配重模型進(jìn)行模擬,驗(yàn)證了飛機(jī)的飛行性能不會(huì)因?yàn)榧友b雷達(dá)而出現(xiàn)過于嚴(yán)重的下降,但要把真正的電子設(shè)備安裝到飛機(jī)上,還要考慮能耗、震動(dòng)、工作環(huán)境、電磁兼容等一系列問題。
這些都是必須要上了天才能測試出來的。
因此,如果等到雷達(dá)運(yùn)回國的時(shí)候還不能重新開始進(jìn)行試飛科目的話,對于裝備形成戰(zhàn)斗力的時(shí)間都會(huì)造成非常不利的影響。
甚至一度有人覺得要不就先按照一開始的計(jì)劃搞一套簡單的多級(jí)電加熱裝置,等到下個(gè)型號(hào)再慢慢考慮更加完善的除冰系統(tǒng)。
最后還是梁紹修抗住了壓力,全力支持常浩南幾個(gè)人的基礎(chǔ)研究科目,這才在今天見到了實(shí)際的成果。
“同志們,經(jīng)過將近半個(gè)月的工作,我和林國范、祝蘭兩位教授已經(jīng)完成了對于運(yùn)8飛機(jī)機(jī)翼積冰生長情況的模擬和預(yù)測,并且還確定了相應(yīng)的加熱除冰系統(tǒng)負(fù)荷。”
常浩南的第一句話就在偌大的總裝車間中引起了一陣掌聲。
不管站在這里的人之前對這個(gè)研究抱著什么樣的態(tài)度,但既然現(xiàn)在才過了半個(gè)月就已經(jīng)研究出結(jié)果,那也沒什么好爭的了。
如果不是擔(dān)心項(xiàng)目進(jìn)度趕不上時(shí)間節(jié)點(diǎn)的話,誰會(huì)不想要一個(gè)效果更好還能提高飛行性能的系統(tǒng)呢?
“這兩張圖里面的紅色、橙色、藍(lán)色和綠色四條線,分別對應(yīng)了不同惡劣程度的氣候條件下,飛機(jī)在通過積冰區(qū)域120秒之后,機(jī)翼截面上的積冰生長情況。”
182廠的條件實(shí)在有限,并沒有在京城或者盛京那邊已經(jīng)數(shù)字式投影儀,如果用幻燈片的話,一方面清晰度比較低,另一方面也沒辦法投影這么大的圖紙,所以只好放在繪圖板上面,讓大家圍在一起看了。
“所以在氣候條件最惡劣的情況下,積冰竟然是主要分布在機(jī)翼下表面的?”
馬上就有人看出了其中的端倪。
90年代中期這會(huì),因?yàn)榻Y(jié)冰探測器性能不足等客觀原因,不要說華夏,全世界對于飛行過程中冰害問題的研究都還處在一個(gè)蠻荒時(shí)代。
別的不說,就連后世已經(jīng)非常普及,甚至成為民機(jī)適航認(rèn)定工作標(biāo)準(zhǔn)程序之一的自然結(jié)冰試驗(yàn),都還沒有一個(gè)特別統(tǒng)一和科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。
美國人基本是仗著五大湖區(qū)的氣溫夠低水汽夠豐富,找個(gè)差不多的云團(tuán)進(jìn)去飛一圈。
至于別的國家就更是各顯神通了。
好在大多數(shù)噴氣式飛機(jī)的飛行工況本來就處在結(jié)冰區(qū)的邊緣,因此民航領(lǐng)域和積冰有關(guān)的空難數(shù)量也還在可接受范圍內(nèi),而且多數(shù)都是些ATR72這種支線客機(jī)乃塞斯納172之類更小的通航飛機(jī),造成的影響也比較有限。
所以這個(gè)模擬出來的結(jié)果對于絕大多數(shù)人來說確實(shí)有些反直覺。
“運(yùn)8飛機(jī)的飛行速度,在螺旋槳飛機(jī)中已經(jīng)算是比較快的,根據(jù)我們的研究,在來流速度超過75m/s的情況下,過冷水滴在撞擊到機(jī)翼表面之后會(huì)有更大的概率出現(xiàn)撞擊回退,而不是正常的鋪展粘滯現(xiàn)象,所以氣流速度更快的機(jī)翼上表面反而相對干凈?!?br/>
“并且,就算機(jī)翼上表面發(fā)生結(jié)冰,由于更快的來流速度也對應(yīng)著更小的來流角度,其冰形也主要為沒有溢流過程的霜冰,附著能力很差并且冰面形狀與機(jī)翼形狀十分接近,危害相比前緣和下表面的命冰要弱的多?!?br/>
“如果這是一架飛行速度比較慢的飛機(jī),比如運(yùn)5,那么重點(diǎn)關(guān)注的積冰區(qū)域就會(huì)變成機(jī)翼前緣和上表面。”
常浩南的解釋條理清晰,很快就讓圍在四周的工程師們聽明白了:
“所以咱們,或者說過去的幾乎所有大型螺旋槳飛機(jī)按照經(jīng)驗(yàn)搞的除冰裝置,其實(shí)都沒有抓住重點(diǎn)?”
“是的,有很大一部分的能量都被白白浪費(fèi)掉了?!?br/>
常浩南點(diǎn)了點(diǎn)頭,然后重新拿起筆指向水平尾翼的部分:
“另外還有一點(diǎn),就是飛機(jī)的積冰程度會(huì)隨著機(jī)翼弦長的增加而減弱,也就是越靠近機(jī)翼外部,越不容易發(fā)生積冰,這也可以解釋為什么水平尾翼的積冰情況往往比主翼更加嚴(yán)重?!?br/>
“而根據(jù)我們的研究,相當(dāng)一部分情況下,機(jī)翼結(jié)冰不僅不會(huì)導(dǎo)致升力下降,反而還因?yàn)榉e冰背部區(qū)域形成的強(qiáng)烈渦流而提供了額外的正壓區(qū)域,對于一架正常布局的飛機(jī)而言,就會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的低頭力矩,之前的那架運(yùn)8J,也就是因此而發(fā)生了事故?!?br/>
“……”
在常浩南之后,是介紹氣象學(xué)因素對于積冰問題影響的林國范,以及機(jī)翼表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的祝蘭。
這場開在總裝車間里面的小規(guī)模研討會(huì)一直持續(xù)到了當(dāng)天夜里,就連晚飯都是食堂派人送過來的。
隨著三個(gè)人的講解不斷進(jìn)行,一套嶄新的積冰理論逐漸鋪陳在了所有參會(huì)人員的面前……
“那么,只要我們根據(jù)不同的積冰情況,在機(jī)翼的不同區(qū)域給出不同的除冰設(shè)計(jì),就可以大大提高防冰能力,并且改善能量消耗水平。”
“根據(jù)我們的計(jì)算,在積冰情況最嚴(yán)重的機(jī)翼前緣應(yīng)用祝蘭教授設(shè)計(jì)的柱狀表面微結(jié)構(gòu)之后,這四條線所對應(yīng)的工況下,每米機(jī)翼所需要的電加熱除冰系統(tǒng)功率需求分別為 160W、465W、992W和 1430W,而氣熱除冰系統(tǒng)的換算熱功率分別為128W、402W、817W和1265W。”
“即便考慮留出50%的安全裕度,也比之前蘇聯(lián)人的設(shè)計(jì)節(jié)約65%的電能和85%的熱能?!?br/>
“尤其是后者,在熱氣除冰裝置打開的時(shí)候,可以直接提升大約8%的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率!”
常浩南說到這里,把手中的鉛筆丟在了面前的桌子上:
“所以,同志們,接下來我們的工作就是,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,把對應(yīng)的兩套除冰裝置給設(shè)計(jì)出來,并且跟機(jī)翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配,讓運(yùn)8這個(gè)老兵煥發(fā)新生!”
注:本章中關(guān)于機(jī)翼上下表面流速的問題采用了中學(xué)課本上出現(xiàn)過的伯努利原理(高流速帶來低壓力)進(jìn)行解釋。但嚴(yán)格來說,人們至今仍然并不完全清楚“飛機(jī)為什么能飛起來”這個(gè)問題,關(guān)于機(jī)翼升力的具體來源,也分為幾種不同的流派
(本章完)