第420章天狼星的喘振

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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

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