,大國(guó)無(wú)疆 !
如果人類沒(méi)有心臟,生命是否還夠延續(xù)?如果汽車沒(méi)有了發(fā)動(dòng)機(jī),旅行是否還能繼續(xù)?如果飛機(jī)沒(méi)有了發(fā)動(dòng)機(jī),飛行是否還能繼續(xù)?每一個(gè)事物無(wú)論它是否有生命,它都有其核心所在,人不能沒(méi)有心臟,飛機(jī)也不能沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī),都離不開自己的核心。(看小說(shuō)到)
廣西省的玉林是自治區(qū)非常重要的一個(gè)工業(yè)城市,之所以非常重要,原因就是這里研制生產(chǎn)的東西,都是不可或缺的核心。中航動(dòng)力公司在玉林不算是規(guī)模最大的,但該公司的尖端人才數(shù)量和產(chǎn)品科技含量都無(wú)疑是最高的,因?yàn)樗麄兊墓ぷ骶褪茄芯俊⑸a(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
泰山計(jì)劃為該公司帶來(lái)了前所未有的一個(gè)機(jī)遇,在九萬(wàn)大山深處該公司擁有了十余個(gè)專屬科研實(shí)驗(yàn)室,并且因?yàn)樗麄兪菓?yīng)用方面研究,泰山計(jì)劃中的相當(dāng)一部分部門都會(huì)竭力為之服務(wù),尤其是泰山計(jì)劃核心部分之一的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)系列研究案。
“發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展工作很有特點(diǎn)~ ,技術(shù)難度大、消耗資金多、研究周期長(zhǎng)、沒(méi)有止境。但我們不得不考慮到的是,發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)的研制成敗、進(jìn)展快慢、性能高低等有著決定性的影響,而且發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)具有良好的軍民兩用特性,對(duì)國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要意義。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是極為關(guān)鍵的不可外泄的寶貴科學(xué)技術(shù),我們只有堅(jiān)持不斷研制更為先進(jìn)的、更為可靠的、更為實(shí)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī),才能在這一領(lǐng)域保持住優(yōu)勢(shì)。”
張宇對(duì)中航動(dòng)力公司、泰山計(jì)劃噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)研究項(xiàng)目組的要求,也就只有這么短短的一段話,話雖不多但意思是非常明晰的,那就是要不惜一切代價(jià)、不畏任何艱辛困苦,也要把航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展當(dāng)成一項(xiàng)需要長(zhǎng)期奮斗的光榮事業(yè)。事實(shí)上,知道這方面是極有前途的他們也的的確確是在這么做,即便泰山計(jì)劃沒(méi)有實(shí)施,中航動(dòng)力已經(jīng)在做相關(guān)研究,而后有了耗資奢靡的計(jì)劃做支持,他們的進(jìn)展就更快了。
自治區(qū)現(xiàn)有的飛機(jī),有用于軍民雙發(fā)展的C-01“藍(lán)鷹”,參與過(guò)海原大地震救災(zāi)行動(dòng)的Z-01“竹蜻蜓”直升機(jī),“飛雕”戰(zhàn)斗機(jī)、“飛鳥”魚雷轟炸機(jī)、“飛燕”俯沖式轟炸機(jī),還有雙翼教練機(jī)“雛鳥”,六種飛機(jī)十余種衍生機(jī)型,都采用的是還有很大發(fā)展空間的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),空軍、海航和民航都需要性能更好的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),比如西南民航,運(yùn)量更大、航程更遠(yuǎn)的飛機(jī)自然是受喜歡的,空軍和海航當(dāng)然也希望有更好的飛機(jī)出現(xiàn),雖然他們暫時(shí)并不急需。
客戶有潛在的需求,但沒(méi)有實(shí)際的訂單,航空市場(chǎng)僅僅局限于國(guó)內(nèi),中國(guó)航空的三大集團(tuán)都在竭盡腦汁的想方設(shè)法,其目的就在于能贏得更多的市場(chǎng)訂單,但空軍、海航、民航企業(yè)等的需求是有限的,要想汲取更充分的營(yíng)養(yǎng)以供其茁壯成長(zhǎng),走向海外拓展更寬廣的市場(chǎng)是唯一的途徑,屢次說(shuō)服民航管理部門放寬這方面的限制,讓飛機(jī)也能出口。當(dāng)然,他們也沒(méi)有忘記急需研發(fā)更好的飛機(jī),參與泰山計(jì)劃增強(qiáng)科研實(shí)力和技術(shù)儲(chǔ)備。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制涉及到很多方面的支持,航空材料方面,噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的材料要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活塞式的,并且需要更為精密的加工工藝做支撐、更為快捷的數(shù)據(jù)解算做后盾、更為齊全的設(shè)備作實(shí)驗(yàn)等等,航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展是計(jì)劃中的重要一份子,自然從一開始便受到了足夠的重視,在眾星捧月般的照顧下,這個(gè)項(xiàng)目遲早都會(huì)出成績(jī),畢竟天道酬勤。
1921年11月5日這天就被獨(dú)立出來(lái)的中航動(dòng)力公司,其上報(bào)的“科研獨(dú)立”計(jì)劃案被工業(yè)部批準(zhǔn),就此開始在渦輪噴氣、渦輪風(fēng)扇、渦輪螺旋槳、渦輪軸等方面展開研究。1923年12月5日,在泰山計(jì)劃籌備委員會(huì)的調(diào)動(dòng)下,該公司主要研究機(jī)構(gòu)正式并入泰山計(jì)劃航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究項(xiàng)目組,活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)也成為一個(gè)獨(dú)立研究方向。由此,這個(gè)項(xiàng)目組受到的重視程度不亞于計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展項(xiàng)目組。
經(jīng)過(guò)近五年的努力,該項(xiàng)目組終于拿出了一份較好的成績(jī)出來(lái)。
“軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),從前到后,有進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、燃?xì)鉁u輪、噴管、加力燃燒室、噴油嘴、可調(diào)噴口動(dòng)作管。而離心式的,首先是離心式壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪,最后便是排氣系統(tǒng)。渦輪螺旋槳與渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)相似,只加裝了減速裝置和螺旋槳;渦輪風(fēng)扇也一樣,只不過(guò)多了風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的低壓渦輪,低壓的帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)、高壓的帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。”
“另外,這渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)組成部分和工作過(guò)程其實(shí)就和渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)很相似,只不過(guò)它的燃?xì)饪捎媚芰繋缀跞哭D(zhuǎn)化為軸功率,繼而通過(guò)減速器帶動(dòng)直升機(jī)的旋翼和尾槳工作。我們目前完成的工作就是研究出了第一臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。也就是目前我們所看到的這臺(tái),我們給他取了一個(gè)有意義的名字叫泰山。”
靜靜的躺在張宇面前的一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)就是項(xiàng)目組辛苦五年多時(shí)間的成果,渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)可以看成整個(gè)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)系列的基礎(chǔ)所在,就像剛才王助所說(shuō)的那樣,渦輪螺旋漿、渦輪軸、渦輪風(fēng)扇都可以由它為基礎(chǔ)做相關(guān)研究。
“空氣從進(jìn)氣道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī),流速降低壓力升高。壓氣機(jī)可以將空氣壓力提升幾倍至十幾倍左右,讓高壓空氣進(jìn)入燃燒室,與噴嘴里噴出的燃油混合后燃燒。燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體驅(qū)動(dòng)渦輪高速工作產(chǎn)生大量的機(jī)械能,繼而帶動(dòng)壓氣機(jī)和其他附件工作,并且渦輪出口燃?xì)庵苯釉趪姽苤信蛎洠細(xì)獾目捎媚芰哭D(zhuǎn)變?yōu)楦咚賴娏鞯膭?dòng)能而產(chǎn)生巨大的反作用力。這也就是該發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理所在。”
進(jìn)氣道是發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道,整理氣流、消除旋渦,保證在各種工作狀態(tài)下都能為發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需空氣量,尤其是在高速飛行之中要使高速氣流速度降下來(lái),將空氣氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力勢(shì)能,進(jìn)氣道的功用尤為重要。
壓氣機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)中很重要的一個(gè)部件,它的作用自然是提高進(jìn)入燃燒室的空氣壓力,原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)空氣做功。分為離心式和軸流式兩種,不過(guò)離心式的增壓比不夠高,不到十的比例、離心葉輪又太大,所以它只能適用于小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)。由靜子(整流器)和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成的軸流式就不存在這樣的問(wèn)題。
靜子和轉(zhuǎn)子由多排葉片組成,其葉片沿壓氣機(jī)軸向交錯(cuò)排列,構(gòu)成的壓氣機(jī)進(jìn)氣口大二出氣口小。并且,靜子的管壁看上去就像有很多的深溝槽,而轉(zhuǎn)子就很想一根長(zhǎng)滿小刀片兒的特殊狼牙棒。
轉(zhuǎn)子的葉片在前、靜子的葉片在后,二者之間的相互運(yùn)動(dòng)迫使由進(jìn)氣道而來(lái)的空氣不斷增壓,空氣每經(jīng)過(guò)一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片后,壓力、速度和溫度都會(huì)提升,經(jīng)過(guò)一級(jí)靜子葉片的減速、增壓和整流后,再進(jìn)入下一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片。所以為了得到較高的增壓比,單級(jí)增壓是不可取的,將多級(jí)組合起來(lái)形成多級(jí)軸流壓氣機(jī),增壓比低的可以三至五,高的可以達(dá)到二三十甚至四五十。不過(guò),增壓效果是很好,但靜子轉(zhuǎn)子的加工可就非常麻煩,沒(méi)有高精度的加工設(shè)備是做不出“狼牙棒”的。
考驗(yàn)一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力的可不僅僅是靜子轉(zhuǎn)子,燃燒室也是發(fā)動(dòng)機(jī)最為重要的一個(gè)部件。空氣經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)增壓后形成了高壓的較高溫度空氣并進(jìn)入了燃燒室,在這里將與燃料進(jìn)行燃燒,氣體的溫度、壓力都將陡增,最后形成的高溫高壓空氣將沖向渦輪。
燃燒室有外套、火焰筒、噴嘴和渦流器。壓氣機(jī)過(guò)來(lái)的氣體將被分為兩部分,小部分氣體流入火焰套筒頭部及其小孔后與燃料進(jìn)行混合燃燒,而大部分的氣體則必須沿著火焰筒和外套之間的通道向后流通以冷卻火焰筒壁,不至于讓火焰筒筒壁溫度太高、渦輪因過(guò)熱而燒毀,但即便是這樣燃燒室的溫度也是相當(dāng)恐怖的,材料工藝不過(guò)關(guān),是絕對(duì)不能做出好的發(fā)動(dòng)機(jī),即便做成了,也不能在使用時(shí)長(zhǎng)、工作壽命等方面做到優(yōu)秀且實(shí)用。
渦輪的功用在于將燃燒室出口的,大量的高溫高壓氣體能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。燃燒室噴涌而出的燃?xì)鉀_擊渦輪使工作葉輪高速旋轉(zhuǎn),機(jī)械能以軸功率輸出,驅(qū)動(dòng)了壓氣機(jī)、風(fēng)扇、螺旋槳或者其他附件工作。經(jīng)過(guò)渦輪后的高溫高壓氣體溫度和壓力都降低了不少,速度增加了很多,經(jīng)過(guò)收斂形狀的尾噴管后產(chǎn)生推力。
渦輪的組成其實(shí)和壓氣機(jī)很相似,靜止的導(dǎo)向器和轉(zhuǎn)動(dòng)的工作葉輪是其關(guān)鍵所在。兩者都在徑向安裝有很多的葉片,其通道都為收縮形,承受高速高溫高壓的氣流不斷沖擊,做每分鐘幾千轉(zhuǎn)、幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因而工作葉片必須承受很大的離心力、必須有很好的耐高溫耐腐蝕特性。
“發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與渦輪前燃?xì)獾臏囟扔嘘P(guān)。溫度越高推力越大,但渦輪葉片材料的耐熱性是有限的,采用冷卻措施也只能讓限制范圍增大至1200攝氏度左右,單靠提高燃?xì)獾臏囟葋?lái)增加推力是不可行的。但流經(jīng)渦輪的高溫燃?xì)庵羞€有不少的氧氣,并且這一段內(nèi)沒(méi)有任何的轉(zhuǎn)動(dòng)部件限制溫度的升高幅度,在渦輪的后面增設(shè)一個(gè)燃燒室再次噴油燃燒,可以將溫度提升至1700攝氏度左右。有了這種加力燃燒,燃?xì)獾哪芰亢团艢馑俣榷紝⒋蠓忍岣撸⑶覜](méi)有改變其他部件的任何工作狀態(tài),卻能獲得推力百分之二十以上的提升,甚至更高。當(dāng)然,帶來(lái)的燃油消耗過(guò)快、溫度過(guò)高等問(wèn)題也是不容忽視的……”
“我們這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)計(jì)推力有八千牛,也就是800daN。推重比預(yù)計(jì)在2.7左右。在經(jīng)過(guò)一次檢查后,我們將進(jìn)行首次試車。另外,渦輪風(fēng)扇、渦輪螺旋槳、渦輪軸等的研究工作的進(jìn)展非常之快,預(yù)計(jì)明年三月份將陸續(xù)有試驗(yàn)品制成。相關(guān)的試飛機(jī)型研究工作也已經(jīng)展開,如果這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠順利完成所有測(cè)試和實(shí)驗(yàn),第一架噴氣式飛機(jī)將會(huì)在30年左右試飛成功。”
“這時(shí)間安排得挺緊湊的啊!”張宇笑呵呵的感嘆一聲,拍了拍泰山發(fā)動(dòng)機(jī)一下,說(shuō)道:“一直以來(lái)航空技術(shù)發(fā)展是以航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研究為主,計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展尤以計(jì)算機(jī)集成技術(shù)研究為主。泰山計(jì)劃中最為重視的便是這兩個(gè)大型項(xiàng)目,除了生物制藥之類的沒(méi)有摻和進(jìn)來(lái),其余部門都被拉扯進(jìn)來(lái)了。你們的要求就是他們進(jìn)步的動(dòng)力,就說(shuō)咱們眼前這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),你們要什么樣的材料、必須要有怎么的機(jī)械性能,其他的科研機(jī)構(gòu)就得盡量滿足,包括計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展項(xiàng)目組。”
“這個(gè)問(wèn)題可就不是我們能左右的,沒(méi)有他們的支持我們也不可能取得進(jìn)步。”
從回國(guó)到現(xiàn)在,王助走了很多的路,從飛機(jī)總設(shè)計(jì)師到如今的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目組組長(zhǎng),他的成長(zhǎng)過(guò)程除了用加班熬夜形容之外,更多的是不斷的學(xué)習(xí)與實(shí)踐,技術(shù)條件要求不高、難度不大的活塞式飛機(jī)的成功,并不意味著噴氣式飛機(jī)還能繼續(xù)順利,要想做出成績(jī)只有埋頭苦干,泰山計(jì)劃的目的就在于此。
“很期待你們能研發(fā)出更好的發(fā)動(dòng)機(jī),推重比和功重比更大的、使用時(shí)長(zhǎng)更久的、耗油率更低的發(fā)動(dòng)機(jī)。”聽了老半天,一旁的張雨生只能給出這么一句鼓勵(lì),多余的話他講不出,也說(shuō)不出什么有科技含量的東西,而就在他們談話的同時(shí),在自治區(qū)的而另一個(gè)地方,有個(gè)富含科技的東西誕生了。
位于貴州境內(nèi)的中國(guó)航空工業(yè)第二集團(tuán),之所以在有些偏遠(yuǎn)的貴州發(fā)展,就是因?yàn)樗麄兊纳a(chǎn)研究東西是需要一定保密的,軍隊(duì)的俯沖式轟炸機(jī)、魚雷轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)都由該集團(tuán)生產(chǎn),而在直升機(jī)的研制方面,該集團(tuán)有很強(qiáng)的實(shí)力,Z-01“竹蜻蜓”直升機(jī)就是他們的首個(gè)作品。
1922年4月首次試飛、23年年末定型生產(chǎn)的Z-01“竹蜻蜓”直升機(jī),裝備增壓活塞軸發(fā)動(dòng)機(jī),機(jī)身構(gòu)造非常簡(jiǎn)單,空重858公斤、起飛重量1340公斤,最高速度每小時(shí)160公里、135公里的經(jīng)濟(jì)巡航時(shí)速有400公里的航程。十五架直升機(jī)在海原大地震中飛行共計(jì)飛行了千余架次,每次能運(yùn)三名乘客或一百五十公斤重物,救援時(shí)大多運(yùn)一個(gè)擔(dān)架和一名醫(yī)護(hù)人員。
竹蜻蜓在救援行動(dòng)中發(fā)揮了非常好的作用,但由于它是單人操控的輕型直升機(jī),其民用價(jià)值不大、軍用前途有限,載重有限的它身板還不夠結(jié)實(shí),搭載一名士兵操控一挺重機(jī)槍并攜帶一定彈藥,或許這就是它的一大用處,當(dāng)然作為偵查還是可行的。總之,軍隊(duì)拿它沒(méi)有太大的用處,訂購(gòu)量很少,并且政府嚴(yán)令自治區(qū)目前不對(duì)外出口飛機(jī)。所以,中航第二集團(tuán)要想把直升機(jī)打造成為自己的一個(gè)強(qiáng)勢(shì)賣點(diǎn),那需要做的就是拿出更好的直升機(jī)。
研究代號(hào)為“旋風(fēng)”的直升機(jī),是中航第二集團(tuán)在整理軍隊(duì)需求、竹蜻蜓優(yōu)劣等之后作出的一個(gè)多用途直升機(jī)研發(fā)計(jì)劃。裝備一臺(tái)氣冷星形活塞14缸1250千瓦的發(fā)動(dòng)機(jī),主螺旋槳直徑21米,長(zhǎng)為16.8米,高為4.4米。起落架為固定四點(diǎn)式,前起落架橫向輪距1.53米,主起落架輪3.82米、前主輪距3.79米。機(jī)艙體積達(dá)16立方米,一個(gè)側(cè)艙門,一個(gè)蚌式后艙門。
發(fā)動(dòng)機(jī)艙位于機(jī)頭,通過(guò)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)艙頂部的主旋翼和尾部的尾槳。駕駛艙位于機(jī)頭前上部,兩人機(jī)組,均可獨(dú)立完成飛行操縱。可裝載1.2噸貨物,吊運(yùn)時(shí)可運(yùn)載1.35噸。寬大的機(jī)艙可運(yùn)載11名全副武裝的士兵,或者8個(gè)傷員擔(dān)架外加1名醫(yī)務(wù)人員,停放一輛吉普車或用于物資調(diào)用皆可。
可以說(shuō)該直升機(jī)是中航第二集團(tuán)針對(duì)軍隊(duì)而專門研發(fā)的,當(dāng)前也只有軍方才會(huì)是該集團(tuán)最大的采購(gòu)單位,所以該研究計(jì)劃推出的多用途直升機(jī)是可個(gè)多面手,軍方可以以它為平臺(tái)改出很多的衍生型,用于物資人員運(yùn)輸、武裝攻擊、傷患救援、偵查巡邏等等都可以,駐于柳州的陸軍快速反應(yīng)旅可是非常關(guān)注該飛機(jī)的進(jìn)展情況。
但是,中航第二集團(tuán)根本沒(méi)意識(shí)到這型飛機(jī)是活塞式直升機(jī)中最好的,當(dāng)然也是最后一款。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)用于固定翼飛機(jī)的前途遠(yuǎn)大于用于直升機(jī)上,真正屬于直升飛機(jī)的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)才是讓直升機(jī)大規(guī)模應(yīng)用的頂梁柱。
張宇等人是在離開泰山計(jì)劃基地群,在回柳州的而路上才得知“旋風(fēng)”直升機(jī)試飛已獲得成功的消息。自治區(qū)的航空事業(yè)發(fā)展很好也很快,相比之下的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)什么的也不容小覷,不斷增強(qiáng)的綜合實(shí)力讓人民自治政府有更多的底氣,有信心也有實(shí)力去解決一些應(yīng)該解決的事情,比如香港。
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