“東風,這次怎麼光一個風扇就花了這麼久的時間?Mini2000同樣有風扇啊,也沒見你測試的這麼久。”在重新制作過風扇後,終於達到6:1的內外涵道空氣流量分配後,楊輝問陳東風。
“那怎麼一樣,Mini2000的風扇我開始都沒有計算進去,結果運氣不錯計算的偏差不大,導致了推力還有增加,而且上次的渦扇發動機也只是個噱頭。這次飛龍就不一樣了,沒有一個穩定的內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,就是在飛龍啓動的時候噴水。”
“哦,這個我還真沒研究。噴水不會引起熄火嗎?具體什麼原理?”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動機吞水的情形。你也知道雖然我們利用分流環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涵到。”
“是啊,這麼我知道,但是和噴水增加推力有什麼關係?”陳東風疑惑。
“所謂噴水加力是指向工作中的發動機噴入適量的水,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,吸收空氣的熱量(100 度水變成 100 度蒸汽時,吸收熱量爲 2258 k J/kg),使空氣溫度降低,密度加大,即增加了流入發動機的空氣質量,在燃油調節器配合下增加供油量後,增大了推力。”楊輝把具體的原理解釋了一遍。
陳東風聽完楊輝的解釋後就明白過來了,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,從而使得渦輪轉動的更加快而得到更大的推力。
“那你不早說,現在做還來的及?”
“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。”楊輝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。
說幹就幹,在風扇測試完成後,兩人就開始爲飛龍的發動機增加這個臨時起意的噴水加力裝置。由於這個裝置並不複雜,一段水管、一個流量閥、一個小水泵就基本解決構成了這個子系統。
一切都準備完成後,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。”
“哦,那不這次你來吧。”陳東風雖然要好點,但是心情也在忐忑中。
“那我試試?”楊輝躍躍欲試。
隨着陳東風“5、4、3、2、1、點火”的倒計時聲音,楊輝按下了啓動按鈕。風扇、壓氣機額渦輪葉片在啓動系統的帶動下開始飛速的旋轉起來,等到了設定的轉速,燃油泵開始噴油,柴油在和高壓比的空氣混合後被進一步霧化。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動,從而使整個發動機得到源源不斷的動力。
在發動機轉速穩定後,發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。”
楊輝依言逐漸調小柴油的噴量,直到黑煙沒有剛纔那麼大。
5分鐘後,發動機被楊輝關停,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整都是根據不同的轉速而定的,是有楊輝一套完全的燃油到轉速的PID閉環控制系統的,雖然在啓動的過程中會由於不完全燃燒會產生一定的黑煙,但是等轉速穩定後黑煙應該基本消失不見的。
“這個問題有三個種辦法了,一是調整風扇的內外涵道空氣流量比例,二是改進壓氣機,提高它的效率,三是根據現在的壓氣機效率來重新調整你設計的燃油到轉速的PID閉環控制系統。”陳東風分析道。
“風扇好不容易纔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系統的參數吧,雖然推力會損失一部分,但是我們設計的時候有預留20%富餘動力,應該問題不大。你怎麼想的?”楊輝分析道。
“正合我意,我們還是整理下收集的參數看看到底差在哪裡。”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涵到的不足。
按照測試順序,首次點火沒有重大設計缺陷的話,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。由於飛龍的設計高度和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,但是由於飛龍需要長航,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,好在發動機實驗的時候溫度很高,他們在實驗室裡也不會凍着。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着,兩人用棉花堵住耳朵也能夠將就的把課程給補上已經完成其他的一些任務。
按照設計50個小時大修一次,全壽命週期在500小時左右的設計進行測試,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,而且他們還在下班後會來幫助兩人大修或者故障維修。這才讓陳東風和楊輝輕鬆了不少。