“東風,這次怎么光一個風扇就花了這么久的時間?Mini2000同樣有風扇啊,也沒見你測試的這么久?!痹谥匦轮谱鬟^風扇后,終于達到6:1的內(nèi)外涵道空氣流量分配后,楊輝問陳東風。
“那怎么一樣,Mini2000的風扇我開始都沒有計算進去,結(jié)果運氣不錯計算的偏差不大,導(dǎo)致了推力還有增加,而且上次的渦扇發(fā)動機也只是個噱頭。這次飛龍就不一樣了,沒有一個穩(wěn)定的內(nèi)外涵道空氣流量比例,飛龍估計都飛不起來。”陳東風心情不錯的說。
“東風,增加推力還有一個辦法,就是在飛龍啟動的時候噴水?!?p> “哦,這個我還真沒研究。噴水不會引起熄火嗎?具體什么原理?”陳東風詢問。
“飛龍需要長時間飛行,不可避免的會遇到惡劣的天氣,所以我在前期有研究發(fā)動機吞水的情形。你也知道雖然我們利用分流環(huán)把大部分雨水引入到外涵道,但是不可避免的會有一部分的雨水進入到內(nèi)涵到?!?p> “是啊,這么我知道,但是和噴水增加推力有什么關(guān)系?”陳東風疑惑。
“所謂噴水加力是指向工作中的發(fā)動機噴入適量的水,水在壓氣機流道中或燃燒室進口處的高溫空氣(300-500 攝氏度)作用下蒸發(fā),吸收空氣的熱量(100 度水變成 100 度蒸汽時,吸收熱量為 2258 k J/kg),使空氣溫度降低,密度加大,即增加了流入發(fā)動機的空氣質(zhì)量,在燃油調(diào)節(jié)器配合下增加供油量后,增大了推力?!睏钶x把具體的原理解釋了一遍。
陳東風聽完楊輝的解釋后就明白過來了,在增加燃油量的情況下增加空氣密度,從而使得渦輪葉片前的高速其他焓變大,從而使得渦輪轉(zhuǎn)動的更加快而得到更大的推力。
“那你不早說,現(xiàn)在做還來的及?”
“我也是剛想到,這個實驗的時候比較簡單,只要在壓氣機進口處或者燃燒室進口處加入一個注水口就可以了?!睏钶x把具體的方案提出來。
“那正好一舉兩得了,既可以實驗加水的推力,又可以得到在加入多少水的情況下燃燒室會熄火。”陳東風感覺這個噴水加力的實驗還是很有必要的。
說干就干,在風扇測試完成后,兩人就開始為飛龍的發(fā)動機增加這個臨時起意的噴水加力裝置。由于這個裝置并不復(fù)雜,一段水管、一個流量閥、一個小水泵就基本解決構(gòu)成了這個子系統(tǒng)。
一切都準備完成后,又要來到激動人心的首次點火時間。
“東風,依稀記得上次點火時候的我那個緊張啊?!?p> “哦,那不這次你來吧?!标悥|風雖然要好點,但是心情也在忐忑中。
“那我試試?”楊輝躍躍欲試。
隨著陳東風“5、4、3、2、1、點火”的倒計時聲音,楊輝按下了啟動按鈕。風扇、壓氣機額渦輪葉片在啟動系統(tǒng)的帶動下開始飛速的旋轉(zhuǎn)起來,等到了設(shè)定的轉(zhuǎn)速,燃油泵開始噴油,柴油在和高壓比的空氣混合后被進一步霧化。在點火裝置的引燃下,燃燒噴出了熾熱的火焰,帶動了渦輪葉片的轉(zhuǎn)動,從而使整個發(fā)動機得到源源不斷的動力。
在發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后,發(fā)動機的尾噴口依然噴出比較濃的帶有黑煙的火焰,陳東風馬上對楊輝說:“快,減小柴油的流量,不完全燃燒?!?p> 楊輝依言逐漸調(diào)小柴油的噴量,直到黑煙沒有剛才那么大。
5分鐘后,發(fā)動機被楊輝關(guān)停,第一次點火基本上圓滿完成。
“東風,這個黑煙說明壓氣機的效率比設(shè)計低了至少10%以上啊,這才造成了柴油的不完全燃燒。”楊輝和陳東風討論起了原因,他們的燃油噴量的調(diào)整都是根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速而定的,是有楊輝一套完全的燃油到轉(zhuǎn)速的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)的,雖然在啟動的過程中會由于不完全燃燒會產(chǎn)生一定的黑煙,但是等轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后黑煙應(yīng)該基本消失不見的。
“這個問題有三個種辦法了,一是調(diào)整風扇的內(nèi)外涵道空氣流量比例,二是改進壓氣機,提高它的效率,三是根據(jù)現(xiàn)在的壓氣機效率來重新調(diào)整你設(shè)計的燃油到轉(zhuǎn)速的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)?!标悥|風分析道。
“風扇好不容易才測試完成不能再改了,壓氣機也是,不說能不能改進成功,就算成功了,時間也來不及了。我建議還是修改PID系統(tǒng)的參數(shù)吧,雖然推力會損失一部分,但是我們設(shè)計的時候有預(yù)留20%富余動力,應(yīng)該問題不大。你怎么想的?”楊輝分析道。
“正合我意,我們還是整理下收集的參數(shù)看看到底差在哪里。”陳東風見楊輝和他的想法一樣,就開始了下一步工作。
不得不提,楊輝的直覺還是比較準的,測得的燃燒室前的空氣壓縮量確實減少了10%左右,沒有達到理論設(shè)計的46%壓縮效率和9的壓縮比。不過還好問題不大,外涵道的推力彌補了內(nèi)涵到的不足。
按照測試順序,首次點火沒有重大設(shè)計缺陷的話,就要開始性能試驗、功能試驗、功率/推力瞬變試驗、空中起動試驗和吞水實驗。由于飛龍的設(shè)計高度和Mini2000一樣在5000米以下,巡航高度也就在2000米左右,所以省去了高空校準試驗、高空風車特性試驗、進氣加溫加壓試驗、高原/高溫/低溫起動試驗等。
試驗項目雖然比Mini2000多了吞水和噴水加力實驗,但是由于飛龍需要長航,實驗的試車時間都要在4個小時左右。陳東風和楊輝拼了老命一天最多測試兩次,遇到需要檢修能測試一次就了不得了。
不得已他們兩人只能把實驗室當成了臨時宿舍,好在發(fā)動機實驗的時候溫度很高,他們在實驗室里也不會凍著。就這樣一天也就最多5次而已,而且還需要兩人輪流請假。好在4個小時的實驗中不需要時刻的盯著,兩人用棉花堵住耳朵也能夠?qū)⒕偷陌颜n程給補上已經(jīng)完成其他的一些任務(wù)。
按照設(shè)計50個小時大修一次,全壽命周期在500小時左右的設(shè)計進行測試,陳東風和楊輝估計3月底也是完成不了的。不過要感謝校工廠萬師傅的配合,把他們每次需要大修的零件都準備的很充足,而且他們還在下班后會來幫助兩人大修或者故障維修。這才讓陳東風和楊輝輕松了不少。