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第646章 发动机图纸初绘,周明远攻克燃烧室难题(1 / 1)

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二月初八,瓦窑堡坦克研发中心那间临时发动机办公室里,满地都是草稿纸。周明远蹲在地上,对着一张画满曲线和公式的图纸已经看了半个时辰,眼睛红得像兔子,头发被抓成了鸟窝。

沈亦辰端着两碗玉米糊糊进来时,差点踩到图纸上:“周师兄,先吃饭吧。您这都看了一上午了”

“别吵。”周明远头也不抬,手指在图纸上划着,“你看这个曲线,燃烧压力上升速率,理论计算和咱们模拟的数据差了多少?”

沈亦辰放下碗,凑过去看:“差百分之八左右。但咱们的模拟用的是简化模型,实际发动机工况更复杂”

“所以才要算准!”周明远终于抬起头,接过碗,三口两口把糊糊倒进嘴里,又继续盯着图纸,“燃烧室形状改凹顶,容积增大了,但表面积也增大了,散热损失会增加。喷油嘴位置往前移五毫米,油气混合可能更均匀,但雾化效果会不会变差?还有这个——”他指着图纸上一个标注点,“点火提前角调整两度,爆震倾向会增加还是减少?”

一连串问题砸得沈亦辰有点懵。这个二十五岁的年轻博士在德国学的是理论,擅长公式推导,但面对这种需要大量经验判断的工程问题,还是显得生嫩。

“要不咱们做个简易试验?”沈亦辰试探着问。

“做什么试验?拿什么做?”周明远苦笑,“现在连个像样的发动机试验台都还没搭起来,怎么做燃烧室试验?用嘴吹气模拟吗?”

正说着,门被推开了。田方和彭家蒙一人抱着个大木箱进来,箱子里叮当作响。

“周工,给你们送点‘弹药’!”田方把箱子往桌上一放,打开,里面是各式各样的活塞、气门、火花塞,甚至还有几个烧得发黑的缸盖,“这些都是从报废的坦克发动机上拆下来的,你们看看有没有能用得上的。”

彭家蒙补充:“特别是这几个缸盖,是不同型号发动机的,燃烧室形状都不一样。你们不是要研究燃烧室吗?实物在这儿。”

周明远眼睛一下子亮了。他拿起一个缸盖,对着窗户的光线仔细看里面的凹坑形状,又用游标卡尺测量容积:“好!太好了!老田、老彭,你们这可是雪中送炭!”

沈亦辰也凑过来看,一边看一边在本子上记录数据。田方和彭家蒙没走,拉了凳子坐下。田方点了支烟,吐着烟圈说:“周工,你们这研究得咋样了?有啥难处说说,咱们虽然不懂飞机发动机,但烧柴油的大家伙摆弄了这么多年,有些道理是相通的。

周明远把图纸摊开,指着上面的问题:“我们现在卡在几个参数上。燃烧室形状改了,但散热损失和爆震风险怎么平衡?喷油嘴位置怎么确定最优?点火时机”

“等等。”彭家蒙打断他,指着图纸上那个凹顶燃烧室,“你这个形状,跟咱们‘太行-1型’坦克发动机改进型的燃烧室有点像啊。我们去年改过一版,把平顶改成了微凹球面,功率提了百分之五,但缸盖温度高了八度。”

“温度高了多少?”周明远立刻追问。

“八度。”彭家蒙很肯定,“后来我们加强了冷却水套,解决了。不过飞机发动机是风冷还是水冷?”

“水冷。”周明远快速记录,“但飞机发动机的散热条件更苛刻沈亦辰,算一下,如果散热面积增加百分之十五,在额定功率下缸盖温度会升高多少?”

沈亦辰抓起计算尺,哗啦啦推起来。屋里只剩下计算尺滑动的声音和铅笔写字的沙沙声。

田方和彭家蒙看了一会儿,悄悄退出去。走到门口时,田方回头说:“周工,需要加工什么试验件,直接找机加工车间。张师傅他们说了,发动机组的活儿优先。”

“多谢!”周明远头也不抬地挥挥手。

接下来的三天,这间办公室成了不夜城。油灯彻夜不灭,地上铺的草稿纸越来越厚。周明远和沈亦辰把那些旧缸盖挨个测量、画图、计算,又找来从德国带回来的资料对比。

到第四天凌晨,沈亦辰突然从一堆图纸里抬起头,眼睛发直:“周师兄,我好像算出一个矛盾。”

“什么矛盾?”

“你看。”沈亦辰把几张计算纸铺在一起,“按咱们现在的设计,凹顶燃烧室配合新的喷油嘴位置,理论燃烧效率确实能提高。但是——如果点火提前角维持原设计,在低速大负荷工况下,爆震倾向会显着增加。可如果推迟点火,高速性能又会下降。”

周明远盯着那些数据,眉头越皱越紧。这确实是个死结:要低速不爆震,就得牺牲高速功率;要高速功率高,低速就可能出问题。

两人沉默了。窗外天色已经泛白,远处传来鸡鸣声。

“有没有可能”周明远忽然开口,“让点火时机动态变化?”

沈亦辰一愣:“动态变化?你是说根据转速和负荷自动调整?”

“对!”周明远站起来,在屋里踱步,“我在德国时,听说过一种机械式离心提前装置,装在分电器上,转速越高,点火越提前。但那种装置只能根据转速调整,不能根据负荷”

“负荷可以用进气管真空度判断!”沈亦辰也兴奋起来,“我见过相关资料!在化油器节气门后面开个取压口,用膜片驱动,负荷大时真空度小,点火推迟;负荷小时真空度大,点火提前。把这两个机构结合起来——”

两人重新扑到图纸上。周明远画机械结构草图,沈亦辰计算参数匹配。铅笔在纸上飞舞,一个个难题被提出、讨论、解决。

太阳升起来时,陈景澜推门进来,看到两人的样子吓了一跳:“你们一夜没睡?”

周明远抬起头,眼睛里布满血丝,但亮得吓人:“老陈,来得正好!看看这个——”

他把刚刚完成的燃烧室总成图纸铺开。图纸上详细标注了燃烧室形状、容积、喷油嘴位置和角度、火花塞位置,还有旁边那个复杂的“离心-真空双模点火提前装置”的示意图。

“凹顶燃烧室,配合偏移式喷油嘴,我们在计算中发现这样能形成更强的涡流,油气混合更充分。”周明远语速很快,“但带来的问题是爆震倾向增加。所以我们设计了这个——”他指着那个双模装置,“低速大负荷时,真空装置作用,点火推迟;高速时离心装置作用,点火提前。理论上能兼顾高低速性能。”

陈景澜俯身仔细看图纸,一边看一边在心里验算。半晌,他直起腰,深吸一口气:“理论计算数据呢?”

沈亦辰递过一叠计算纸:“在这里。按这个设计,额定工况下燃烧效率预计提升百分之十二到十五,对应推力提升百分之十五左右。爆震倾向在安全范围内,缸盖温度升高可控——前提是散热系统设计得当。”

陈景澜一页页翻看,越看眼睛越亮。最后他抬起头,看着两个憔悴但兴奋的同事:“你们真把这事儿干成了?”

“还没完。”周明远很清醒,“这只是图纸和计算,需要实物验证。另外,这个双模点火装置,加工精度要求很高,特别是离心配重块和真空膜片的配合,公差不能超过零点零二毫米。得找赵承泽商量,看能不能做出来。”

“加工的事我来协调。”陈景澜当即拍板,“你们现在立刻去休息!睡四个小时,然后咱们开个会,详细讨论下一步试制方案。”

周明远和沈亦辰这才感到疲惫如潮水般涌来。两人摇摇晃晃走出办公室,迎面碰上刚来上班的田方。

田方一看他们的样子就乐了:“哟,两位大师,这是修仙成功了?”

“成了一半。”周明远有气无力地摆摆手,“田工,麻烦你件事——帮我们找个能躺的地方,桌子也行,凳子也行”

田方赶紧叫人腾出间休息室。两人几乎是一沾床就睡着了。

这一觉睡到中午。醒来时,办公室里已经坐满了人。陈景澜把发动机组所有人都叫来了,还有赵承泽和两位老师傅。

周明远和沈亦辰把图纸又详细讲解了一遍。赵承泽听完,拿着那个双模点火装置的图纸看了很久,最后说:“加工能做,但需要专用夹具。离心配重块的动平衡特别关键,不平衡的话转速一高就振动,影响点火精度。”

张师傅凑过来看了看:“这个真空膜片盒,密封要求高。咱们现有的橡胶材料耐油耐高温性能不够,得找化工科想办法。”

“材料我去协调。”陈景澜记下,“赵工,你们大概需要多久能做出第一套样品?”

赵承泽盘算了一下:“如果一切顺利,十天。但前提是材料到位、夹具设计没问题。”

“好,就以十天为目标。”陈景澜环视众人,“燃烧室缸盖的铸造,谢明轩那边铝材一出来就开工。活塞、连杆这些运动件,先用现有材料试制。点火装置赵工负责。大家分头行动,有任何问题随时沟通。”

会议结束,众人各自领任务散去。周明远和沈亦辰被陈景澜单独留下。

“还有个问题。”陈景澜表情严肃,“你们的计算基于理论模型,但实际发动机工作环境更恶劣。特别是高空低气压环境下,燃烧特性会变化。咱们现在没有高空试验条件,怎么验证?”

这确实是个难题。三人沉默了一会儿,沈亦辰忽然说:“也许可以用模拟计算?我在德国时,见过一些用流体力学方程模拟燃烧的文献,虽然计算量大,但理论上可行。”

“需要什么条件?”

“需要更详细的工质物性参数,还有”沈亦辰想了想,“需要一台好用的手摇计算机,或者干脆是电动计算机。咱们现在只有计算尺,复杂迭代算不了。”

陈景澜苦笑:“电动计算机?咱们这儿连电都不够用。手摇计算机我试试看能不能从延安协调一台,但别抱太大希望。”

正说着,门外传来林烽的声音:“什么计算机?缺什么设备?”

三人回头,林烽不知何时站在门口,手里还拿着份文件。陈景澜把情况说了,林烽听完,想了想:“手摇计算机我记下了,想办法。不过眼下,我倒有个土办法——你们还记得风洞吗?”

周明远一愣:“风洞是测气动的,跟发动机燃烧”

“风洞可以模拟不同气压。”林烽走进来,“虽然不能完全模拟燃烧,但可以测进气流量、压力变化。把这些数据结合你们的计算,至少能验证一部分。魏砚深说过,风洞下星期就能做初步调试,你们可以排个队。”

这倒是个思路。周明远点头:“行,那我们准备一下,等风洞好了就去测。”

林烽把手里文件递给陈景澜:“这是总部刚转来的情报,关于日本最新战斗机‘零式’的部分性能数据。你们看看,咱们的发动机目标功率,能不能跟它比?”

陈景澜接过文件快速浏览,脸色渐渐凝重。周明远和沈亦辰也凑过来看。

数据很简略,但几个关键数字触目惊心:最大速度超过五百公里每小时,爬升率惊人,续航力也远超现有中国战机。

“咱们的目标发动机,功率只有三百五十马力。”陈景澜放下文件,“零式的发动机据说有九百多马力。功率上差得太远。”

办公室里气氛沉重起来。这些天大家埋头攻关,但看到实实在在的差距,还是感到一阵窒息。

林烽却笑了:“怎么,被吓住了?别忘了,零式是日本人举全国之力搞出来的,咱们是在山沟里白手起家。咱们不追求一下子赶超,先解决有无问题。等‘山鹰’飞起来了,再想怎么让它飞得更快、更高。”

他拍拍陈景澜的肩膀:“燃烧室难题能攻克,就是一大步。继续干,有问题随时找我。”

林烽离开后,三人沉默了很久。最后周明远拿起那张燃烧室图纸,轻声说:“至少,咱们这一步走对了。推力提升百分之十五,这是实打实的进步。”

“对。”陈景澜重新振作起来,“一步一个脚印。老周、小沈,你们抓紧完善图纸,准备试制。其他的,走一步看一步。”

窗外,二月的阳光正好。远处工地上的机器声隐约传来,像这个春天强劲的心跳。

而在办公室的角落里,那份关于零式战斗机的文件静静躺在桌上。上面的数字,像一道无声的鞭子,催促着每个人。

周明远收起图纸时,手碰到了口袋里那个旧缸盖——那是从报废坦克发动机上拆下来的,表面粗糙,但内里的燃烧室形状,经过无数次改进,已经接近完美。

他握紧那个冰冷的金属件,心里清楚:真正的考验,还在后面。

(本章完)

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