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第六十一章 飞龙航发 点火实验


  “东风,这次怎么光一个风扇就花了这么久的时间?Mini2000同样有风扇啊,也没见你测试的这么久。”在重新制作过风扇后,终于达到6:1的内外涵道空气流量分配后,杨辉问陈东风。

  “那怎么一样,Mini2000的风扇我开始都没有计算进去,结果运气不错计算的偏差不大,导致了推力还有增加,而且上次的涡扇发动机也只是个噱头。这次飞龙就不一样了,没有一个稳定的内外涵道空气流量比例,飞龙估计都飞不起来。”陈东风心情不错的说。

  “东风,增加推力还有一个办法,就是在飞龙启动的时候喷水。”

  “哦,这个我还真没研究。喷水不会引起熄火吗?具体什么原理?”陈东风询问。

  “飞龙需要长时间飞行,不可避免的会遇到恶劣的天气,所以我在前期有研究发动机吞水的情形。你也知道虽然我们利用分流环把大部分雨水引入到外涵道,但是不可避免的会有一部分的雨水进入到内涵到。”

  “是啊,这么我知道,但是和喷水增加推力有什么关系?”陈东风疑惑。

  “所谓喷水加力是指向工作中的发动机喷入适量的水,水在压气机流道中或燃烧室进口处的高温空气(300-500  摄氏度)作用下蒸发,吸收空气的热量(100  度水变成  100  度蒸汽时,吸收热量为  2258  k  J/kg),使空气温度降低,密度加大,即增加了流入发动机的空气质量,在燃油调节器配合下增加供油量后,增大了推力。”杨辉把具体的原理解释了一遍。

  陈东风听完杨辉的解释后就明白过来了,在增加燃油量的情况下增加空气密度,从而使得涡轮叶片前的高速其他焓变大,从而使得涡轮转动的更加快而得到更大的推力。

  “那你不早说,现在做还来的及?”

  “我也是刚想到,这个实验的时候比较简单,只要在压气机进口处或者燃烧室进口处加入一个注水口就可以了。”杨辉把具体的方案提出来。

  “那正好一举两得了,既可以实验加水的推力,又可以得到在加入多少水的情况下燃烧室会熄火。”陈东风感觉这个喷水加力的实验还是很有必要的。

  说干就干,在风扇测试完成后,两人就开始为飞龙的发动机增加这个临时起意的喷水加力装置。由于这个装置并不复杂,一段水管、一个流量阀、一个小水泵就基本解决构成了这个子系统。

  一切都准备完成后,又要来到激动人心的首次点火时间。

  “东风,依稀记得上次点火时候的我那个紧张啊。”

  “哦,那不这次你来吧。”陈东风虽然要好点,但是心情也在忐忑中。

  “那我试试?”杨辉跃跃欲试。

  随着陈东风“5、4、3、2、1、点火”的倒计时声音,杨辉按下了启动按钮。风扇、压气机额涡轮叶片在启动系统的带动下开始飞速的旋转起来,等到了设定的转速,燃油泵开始喷油,柴油在和高压比的空气混合后被进一步雾化。在点火装置的引燃下,燃烧喷出了炽热的火焰,带动了涡轮叶片的转动,从而使整个发动机得到源源不断的动力。

  在发动机转速稳定后,发动机的尾喷口依然喷出比较浓的带有黑烟的火焰,陈东风马上对杨辉说:“快,减小柴油的流量,不完全燃烧。”

  杨辉依言逐渐调小柴油的喷量,直到黑烟没有刚才那么大。

  5分钟后,发动机被杨辉关停,第一次点火基本上圆满完成。

  “东风,这个黑烟说明压气机的效率比设计低了至少10%以上啊,这才造成了柴油的不完全燃烧。”杨辉和陈东风讨论起了原因,他们的燃油喷量的调整都是根据不同的转速而定的,是有杨辉一套完全的燃油到转速的PID闭环控制系统的,虽然在启动的过程中会由于不完全燃烧会产生一定的黑烟,但是等转速稳定后黑烟应该基本消失不见的。

  “这个问题有三个种办法了,一是调整风扇的内外涵道空气流量比例,二是改进压气机,提高它的效率,三是根据现在的压气机效率来重新调整你设计的燃油到转速的PID闭环控制系统。”陈东风分析道。

  “风扇好不容易才测试完成不能再改了,压气机也是,不说能不能改进成功,就算成功了,时间也来不及了。我建议还是修改PID系统的参数吧,虽然推力会损失一部分,但是我们设计的时候有预留20%富余动力,应该问题不大。你怎么想的?”杨辉分析道。

  “正合我意,我们还是整理下收集的参数看看到底差在哪里。”陈东风见杨辉和他的想法一样,就开始了下一步工作。

  不得不提,杨辉的直觉还是比较准的,测得的燃烧室前的空气压缩量确实减少了10%左右,没有达到理论设计的46%压缩效率和9的压缩比。不过还好问题不大,外涵道的推力弥补了内涵到的不足。

  按照测试顺序,首次点火没有重大设计缺陷的话,就要开始性能试验、功能试验、功率/推力瞬变试验、空中起动试验和吞水实验。由于飞龙的设计高度和Mini2000一样在5000米以下,巡航高度也就在2000米左右,所以省去了高空校准试验、高空风车特性试验、进气加温加压试验、高原/高温/低温起动试验等。

  试验项目虽然比Mini2000多了吞水和喷水加力实验,但是由于飞龙需要长航,实验的试车时间都要在4个小时左右。陈东风和杨辉拼了老命一天最多测试两次,遇到需要检修能测试一次就了不得了。

  不得已他们两人只能把实验室当成了临时宿舍,好在发动机实验的时候温度很高,他们在实验室里也不会冻着。就这样一天也就最多5次而已,而且还需要两人轮流请假。好在4个小时的实验中不需要时刻的盯着,两人用棉花堵住耳朵也能够将就的把课程给补上已经完成其他的一些任务。

  按照设计50个小时大修一次,全寿命周期在500小时左右的设计进行测试,陈东风和杨辉估计3月底也是完成不了的。不过要感谢校工厂万师傅的配合,把他们每次需要大修的零件都准备的很充足,而且他们还在下班后会来帮助两人大修或者故障维修。这才让陈东风和杨辉轻松了不少。


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