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第420章天狼星的喘振(第1/2页)
十月的关中平原，秋风扫过黄土高坡，带走了空气中残存的暑气，气温开始向着冰点稳步下探。大自然的热力学循环按部就班地进行着季节的交替，而在西京市以西五十公里处的西北航空动力学实验中心，另一种人工干预的气流与金属的对抗，刚刚撞上了一道似乎坚不可摧的墙壁。
大西北的固态物理实验室通过悬浮区熔法，强行从硅晶格中剔除了氧原子的污染，将半导体纯度推向了百亿分之一的极限，为计算设备的微缩化扫清了障碍。然而，在宏观的空气动力学领域，大西北引以为傲的天狼星后掠翼喷气式战斗机，却在突破声速的征途上，遭遇了经典牛顿力学与气体可压缩性之间最残暴的撕裂。
西北航空动力学实验中心。
这里拥有一座耗资庞大的跨音速连续式风洞。为了驱动这座风洞，大西北电网专门为其铺设了两条十一万伏的高压输电专线。
早晨八点。风洞配电站内，三台大型油浸式变压器发出低沉的电磁共振嗡鸣。
“合闸。主回路送电。”配电工程师拉下重型隔离开关。
十兆瓦级别的庞大交流异步电动机在几秒钟内完成了星-三角启动，电流表的指针在瞬间飙升后回落至额定工作区间。
在占地面积达到数千平方米的钢结构风洞回路中，巨大的六叶复合材料风扇开始旋转。
风道内部的空气，在扇叶的强力抽吸下，被源源不断地推入一个收缩段。根据伯努利流体力学方程，当流体流经截面积减小的管道时，其流速必须增加以维持质量守恒。
几吨重的空气在收缩段内被强行加速。
风洞测试段的防爆玻璃观察窗外，空气动力学总工程师沈兆轩正死死盯着内部的一架比例为一比十的缩比金属模型。
那是大西北目前的主力喷气式战斗机——天狼星。
这架采用了三十五度后掠翼设计的战机，在过去的一年里，凭借着突破九百公里的平飞时速，在亚洲天空中实现了对所有螺旋桨战机的单向动能屠杀。后掠翼分解了迎面气流的速度矢量，大幅度推迟了激波的产生。
但现在，西北空军和航空制造局的战略野心，是让这架飞机在平飞状态下，彻底突破马赫数一点零的屏障，进入纯粹的超音速巡航维度。
“提升主电机转速。调节风门。将测试段气流马赫数设定为零点九五。”沈兆轩下达指令。
“马赫数零点八五……零点九零……零点九五。流场稳定。”操作员盯着皮托管传回的动压数据。
在这个速度下，空气不再表现出不可压缩流体的温和特性。空气分子的密度在机翼表面发生了剧烈的阶跃变化。
“开启纹影光学摄影系统。记录机翼表面密度阶跃分布。”
在风洞观察窗的两侧，布置着一套精密的光学折射装置。
一束高强度的平行点光源穿过风洞测试段。当光线经过密度不均匀的气流时，由于不同密度的空气具有不同的折射率，光线会发生微小的偏折。在接收端，放置着一个被称为刀口的不透明金属片，遮挡住部分光线。当气流密度发生剧变导致光线偏折时，有些光线会避开刀口进入照相机镜头，有些则会被刀口挡住。在照相机的底片上，这种光线的明暗变化，直接将肉眼看不见的空气密度梯度，转化为黑白分明的流场图像。
在纹影仪的屏幕上。
当风速逼近零点九五马赫时，模型机翼上表面的气流由于曲面的挤压，被进一步加速，局部区域率先突破了音速。
一道清晰的、黑白分明的直线阴影，在机翼最高点靠后的位置突兀地形成。这道阴影垂直于机翼表面，并随着风速的微调，不断向机翼后缘移动。
这就是正激波波阵面。
“六分力天平阻力数据暴增。”操作员看着剧烈跳动的应变片电压信号，大声汇报道。
“阻力系数呈抛物线攀升。”
“不仅是阻力。”沈兆轩眉头紧锁，指着模型机翼后缘的襟翼和副翼部分。
在纹影图像上可以清晰地看到，激波产生的位置之后，原本紧贴在机翼表面的平滑层流，发生了灾难性的附面层剥离。气流被激波强行撕裂，变成了混乱狂暴的涡流和湍流，在机翼后方形成了一片巨大的低压尾流区。
“激波阻力发散。”沈兆轩在记录本上写下了一个空气动力学名词。
“看升力中心的数据。”
操作员切换了传感器通道。
“主翼升力骤降。升力中心坐标向后方移动了百分之二十五。”
沈兆轩的脸色变得冷酷。
“这就是低头效应。随着激波向后缘移动，整个机翼的升力中心被强行向后推。重心留在原位，升力中心却在重心之后。这会在物理上产生一个巨大的、让机头向下的俯仰力矩。飞机在接近音速时，会不受控制地向下俯冲。”
“而且，由于水平尾翼上的升降舵完全处于主翼剥离的湍流尾流中，舵面无论怎么偏转都无法获得足够的空气反作用力。飞行员拉动驾驶杆试图抬起机头，将没有任何效果。”
为了验证风洞中这些可怕的流体力学现象是否能在实际飞行中利用机械力量克服，西北空军试飞大队在十月份安排了一次高风险的极限跨音速试飞。
这并不是盲目的冒险，大西北的航空制造业为这次试飞准备了目前能够达到的最强输出。
十月二十日。胶东半岛，七号特种测试基地。
这里的气候受到海洋的调节，比内陆温和，但高空的气象条件依然处于深秋的冷平流控制下。
高空气象探测气球在清晨六点被释放。
两个小时后，探空仪通过无线电发回了平流层底部的温度和风速曲线。
“一万两千米高度，气温零下五十六摄氏度。平流层气流稳定，无强烈的风切变。”气象官将数据递给塔台指挥官。
在航空中，音速并不是一个固定的常数，它完全取决于空气的热力学绝对温度。在零下五十六度的高空，音速从海平面的每小时一千二百二十四公里，下降到了约每小时一千零六十公里。这意味着，在高空突破音障所需的绝对飞行速度更低，这更有利于飞机跨越马赫数一点零的屏障。
停机坪上，一架被剥除了所有涂装、呈现出铝锂合金本色的天狼星战斗机，正连接着各种地面测试设备。
这架飞机是为了这次试飞进行了彻底的减重。
机头两侧的两门三十毫米机炮被拆除，弹药箱清空。座舱后方的防弹钢板被剥离。所有的多余线缆和通讯设备被最大程度地削减。机身表面所有的铆钉接缝，都被地勤人员用特种环氧树脂腻子进行了填平，并用砂纸打磨至镜面级别，以消除哪怕一微米的表面摩擦阻力。
最核心的更换，在于它的动力系统。
这架飞机换装了西北航空发动机二厂刚刚通过一百小时台架耐久测试的先锋二号甲改进型涡轮喷气发动机。
在二厂的无尘车间内。先锋二号甲的涡轮叶片不再使用之前的锻造工艺，而是采用了定向凝固精密铸造技术。镍铬钴高温合金在真空电弧炉中融化成金属液。被注入由氧化铝陶瓷型壳构成的模具中。模具底部放置着一块水冷铜板。金属液在冷却时，结晶前沿只能沿着单一的垂直方向生长，形成柱状晶体，彻底消除了横向的晶界。这使得叶片在九某度的高温和数万转的离心拉力下，其抗蠕变断裂性能提升了百分之四十。随后，叶片的根部在大型液压拉床上，被拉削出复杂的枞树形榫头。多级波浪状的承力面将巨大的离心应力均匀分散，确保叶片死死地锁定在涡轮盘的榫槽中。
这台改进型发动机的静推力提升了百分之十五，达到了惊人的一千两百公斤。
试飞大队的顶尖试飞员李伟，正在更衣室内进行着起飞前的生理武装。
突破音障的俯冲和随后的改出机动，会产生高达八个G的离心加速度。在这个过载下，人体血液的重量相当于铁水，会迅速向腿部和腹部汇聚，导致大脑瞬间缺血，引发失去意识的“黑视”现象。
为了对抗这种重力带来的瘫痪。大西北医疗器械局联合航空研究院，为李伟量身定制了一套气动抗荷服。
这套抗荷服由高强度的尼龙混纺织物制成，紧紧包裹着他的腹部、大腿和小腿。在抗荷服的夹层中，分布着多个相互连通的橡胶气囊。
这些气囊通过一根耐压软管，连接到飞机座舱内的一个惯性抗荷活门上。
“连接气压测试管路。”机械师帮助李伟穿好抗荷服，进行地面测试。
抗荷活门内部有一个弹簧悬挂的质量块。当飞机进行大过载转弯或拉起时，质量块在惯性的作用下向下位移，打开高压空气阀门。
“呲——”
高压空气瞬间冲入李伟抗荷服的气囊中。气囊膨胀，在不到一秒钟内，对李伟的下肢和腹部施加了巨大的挤压。
李伟感到双腿被铁钳死死夹住，腹部受到强力压迫。这种外部挤压强行抵消了血液向下的流体静压力，迫使血液停留在上半身，维持大脑的供氧。
“过载感应阀门动作灵敏。充气压力两点五兆帕。密封合格。”机械师断开测试管。
上午九点。
李伟戴着全封闭的防寒飞行头盔，提着氧气面罩，跨入天狼星狭窄的座舱。
“主电源接通。液压系统保压。”
地面启动车提供的高压空气吹动压气机涡轮。
“点火。”
航空煤油喷入燃烧室，电火花引燃。先锋二号甲发动机爆发出一声撕裂空气的尖啸。透明的高温尾焰从收敛喷管中喷出，在混凝土跑道上卷起层层热浪。
“塔台，洞幺准备完毕。请求起飞，执行跨音速俯冲测试任务。”李伟的声音通过甚高频电台传回指挥室。
在塔台的玻璃窗后，沈兆轩和基地指挥官紧盯着那架银色的战机。
“洞幺，准许起飞。密切注意高度和表速。机身表面贴敷了三十个电阻应变片，遥测频道已锁定。不要超过结构过载极限。”沈兆轩通过麦克风叮嘱。
伴随着巨大的涡轮高频啸叫，银灰色的天狼星松开刹车。
在没有武装和装甲的轻载状态下，飞机滑跑了不到八百米，便轻盈地脱离了跑道。收起起落架后，飞机以一个夸张的大仰角，如同火箭般直刺苍穹。
十分钟后。
“到达预定高度，一万两千米。开始平飞加速。”
李伟在平流层的寂静中，将油门节流阀推到底。
先锋二号甲轴流式发动机的九级压气机疯狂地吸入零下五十六度的冷空气。空气被逐级压缩，温度和压力飙升。在燃烧室内，燃气温度达到近千度，冲击单级涡轮后从尾喷管高速喷出，提供着持续不断的庞大推力。
仪表板上的马赫表指针开始平稳顺时针移动。
零点八、零点八五、零点九。
“当前速度零点九马赫。飞机姿态平稳。操纵杆反馈力度正常。未出现明显震颤。”李伟向地面报告。
“雷达追踪稳定。遥测数据显示机翼主梁弯曲应力处于安全范围的三分之一。”塔台回复。
“准备进入浅俯冲，利用重力势能转换动能，突破音障。”
李伟深吸了一口气，向前推动驾驶杆。
“天狼星”的机头微微下压，开始以十五度的角度向下俯冲。
在地球重力和发动机全功率推力的双重叠加下，飞机的速度呈指数级攀升。
零点九五马赫。
突然，李伟感觉到驾驶杆变得异常沉重。原本轻盈的机械联动装置，仿佛被凝固在了速凝水泥中，推拉变得极其困难。
与此同时，机身开始出现一种高频的、细碎的抖动。这种抖动不是来自于发动机转子的机械共振，而是来自于机翼表面气流的狂暴拍打。
“遭遇激波阻力发散。附面层剥离导致机体震颤。出现强烈低头力矩。”李伟用力向后拉动驾驶杆，试图维持十五度的俯冲角度，抵消机头不受控制向下栽的趋势。
就在马赫表指针逼近零点九八时。
的第一道致命流体力学陷阱，在发动机内部爆发了。
“天狼星”采用的轴流式压气机，其内部是一排排在轴上高速旋转的金属叶片。这些叶片本质上是一组在空气中做圆周运动的微型机翼。
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当飞机速度极高时，迎面扑来的冷空气以接近音速的绝对速度冲入进气道。
但天狼星的进气道设计，继承了早期的圆筒直管结构。它没有任何激波锥或者调节斜板来对超音速气流进行预减速。
在亚音速飞行时，气流在进气道内自然扩张减速，压力升高，平稳地喂入压气机。
但在马赫数零点九八时，进气道口形成了强烈的弓形激波。空气在穿过激波后，速度分布变得极度不均匀，并