射与混合的“土味”智慧: 超音速气流中,液态燃料像往台风里撒沙子,难以混合均匀。借鉴“马赫环”模型中燃料(当时是挥发性液体)从激波后低压区注入的经验,将燃料喷嘴布置在进气道产生的关键斜激波后方低压区,利用激波后的流速降低和湍流增强,促进燃料雾化、蒸发和初步混合。
3. “扰动”点火与火焰稳定: 放弃在超音速主流中直接点火的幻想。在燃烧室前端设计一个凹腔稳定器,形成相对低速的回流区,在此处进行可靠的点火(火花塞或小剂量固体火药)。利用凹腔产生的高温燃气和湍流作为“火种”,逐步引燃整个超音速主气流。灵感来源: 陈默联想到“脉冲炮”里爆震波的传播,也需要一个初始的“扰动”来触发。
“激波雕刻师”——进气道优化:
挑战: 设计能产生特定强度、特定位置斜激波的进气道,并保证在宽马赫数范围(Ma 35)内有效工作。
“土味”起点: 团队没有昂贵的高精度流体仿真软件(当时稀缺)。陈默提出用水槽模拟(Hydraulic Analogy) 进行初步探索!利用水流模拟气流,通过观察水中激波(水跃)的形态来直观调整进气道压缩楔角度和形状。效果: 快速筛选出几种有潜力的构型。
风洞验证(低速/亚跨音速): 在常规低速风洞中,对缩比模型进行吹风试验,验证进气道基本流动特性(激波位置、总压恢复系数)。调整压缩面角度和唇口形状,优化激波系。
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遭遇难题: 设计工况(Ma 4)的激波位置理想,但在较低马赫数(Ma 3)时,激波可能脱体,造成进气不畅;在较高马赫数(Ma 5)时,激波可能过于贴近唇口,导致启动困难或热负荷过大。秦总工:“这激波像匹野马,不同速度下脾气不一样!”
“台风中播种”——燃料喷射与混合:
挑战: 在超音速气流中实现燃料的有效喷射、雾化、蒸发并与空气快速混合。
“土味”方案:
位置选择: 严格将喷嘴布置在进气道关键斜激波后的低压、低(相对)速、高湍流度区域。
喷嘴创新: 采用气动辅助雾化喷嘴。利用一部分高压空气(从进气道引气)冲击燃料液柱,将其撕碎成更细小的雾滴。比纯机械雾化更适应高速流场。
燃料选择: 选用高挥发性、高能量密度的碳氢燃料(如JP10),易于在高速气流中蒸发。
冷态混合试验(无燃烧): 在高速风洞中,注入示踪粒子(或可蒸发液体),利用激光片光源和高高速摄影,观察燃料在超音速流场中的分布情况。
结果喜忧参半: 在激波后区域,确实观测到较好的雾化和初步混合。但混合均匀度仍不够理想,部分区域燃料过浓,部分过稀。王浩:“撒是撒下去了,但撒得不够匀,点着了也烧不好!”
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第106章 “马赫”奔腾的起点——超燃冲压的烈焰初啼 上[2/2页]