第十九章 值得

如果人类没有心脏，生命是否还够延续？如果汽车没有了发动机，旅行是否还能继续？如果飞机没有了发动机，飞行是否还能继续？每一个事物无论它是否有生命，它都有其核心所在，人不能没有心脏，飞机也不能没有发动机，都离不开自己的核心。广西省的玉林是自治区非常重要的一个工业城市，之所以非常重要，原因就是这里研制生产的东西，都是不可或缺的核心。中航动力公司在玉林不算是规模最大的，但该公司的尖端人才数量和产品科技含量都无疑是最高的，因为他们的工作就是研究、生产航空发动机。泰山计划为该公司带来了前所未有的一个机遇，在九万大山深处该公司拥有了十余个专属科研实验室，并且因为他们是应用方面研究，泰山计划中的相当一部分部门都会竭力为之服务，尤其是泰山计划核心部分之一的喷气发动机系列研究案。“发动机研究和发展工作很有特点，技术难度大、消耗资金多、研究周期长、没有止境。但我们不得不考虑到的是，发动机对飞机的研制成败、进展快慢、性能高低等有着决定性的影响，而且发动机技术具有良好的军民两用特性，对国防和国民经济有重要意义。航空发动机是极为关键的不可外泄的宝贵科学技术，我们只有坚持不断研制更为先进的、更为可靠的、更为实用的航空发动机，才能在这一领域保持住优势。”张宇对中航动力公司、泰山计划喷气发动机研究项目组的要求，也就只有这么短短的一段话，话虽不多但意思是非常明晰的，那就是要不惜一切代价、不畏任何艰辛困苦，也要把航空发动机的发展当成一项需要长期奋斗的光荣事业。事实上，知道这方面是极有前途的他们也的的确确是在这么做，即便泰山计划没有实施，中航动力已经在做相关研究，而后有了耗资奢靡的计划做支持，他们的进展就更快了。自治区现有的飞机，有用于军民双发展的C－01“蓝鹰”，参与过海原大地震救灾行动的Z－01“竹蜻蜓”直升机，“飞雕”战斗机、“飞鸟”鱼雷轰炸机、“飞燕”俯冲式轰炸机，还有双翼教练机“雏鸟”，六种飞机十余种衍生机型，都采用的是还有很大发展空间的活塞式发动机，空军、海航和民航都需要性能更好的活塞式发动机，比如西南民航，运量更大、航程更远的飞机自然是受喜欢的，空军和海航当然也希望有更好的飞机出现，虽然他们暂时并不急需。客户有潜在的需求，但没有实际的订单，航空市场仅仅局限于国内，中国航空的三大集团都在竭尽脑汁的想方设法，其目的就在于能赢得更多的市场订单，但空军、海航、民航企业等的需求是有限的，要想汲取更充分的营养以供其茁壮成长，走向海外拓展更宽广的市场是唯一的途径，屡次说服民航管理部门放宽这方面的限制，让飞机也能出口。当然，他们也没有忘记急需研发更好的飞机，参与泰山计划增强科研实力和技术储备。航空发动机的研制涉及到很多方面的支持，航空材料方面，喷气式发动机的材料要求是远远高于活塞式的，并且需要更为精密的加工工艺做支撑、更为快捷的数据解算做后盾、更为齐全的设备作实验等等，航空发动机的发展是计划中的重要一份子，自然从一开始便受到了足够的重视，在众星捧月般的照顾下，这个项目迟早都会出成绩，毕竟天道酬勤。年11月5日这天就被独立出来的中航动力公司，其上报的“科研独立”计划案被工业部批准，就此开始在涡轮喷气、涡轮风扇、涡轮螺旋桨、涡轮轴等方面展开研究。1923年12月5日，在泰山计划筹备委员会的调动下，该公司主要研究机构正式并入泰山计划航空发动机研究项目组，活塞式发动机也成为一个独立研究方向。由此，这个项目组受到的重视程度不亚于计算机技术与发展项目组。经过近五年的努力，该项目组终于拿出了一份较好的成绩出来。“轴流式涡轮喷气发动机，从前到后，有进气道、压气机、燃烧室、燃气涡轮、喷管、加力燃烧室、喷油嘴、可调喷口动作管。而离心式的，首先是离心式压气机、燃烧室、涡轮，最后便是排气系统。涡轮螺旋桨与涡喷发动机机构相似，只加装了减速装置和螺旋桨；涡轮风扇也一样，只不过多了风扇和驱动风扇的低压涡轮，低压的带动风扇转动、高压的带动压气机转动。”“另外，这涡轮轴发动机组成部分和工作过程其实就和涡轮螺旋桨发动机很相似，只不过它的燃气可用能量几乎全部转化为轴功率，继而通过减速器带动直升机的旋翼和尾桨工作。我们目前完成的工作就是研究出了第一台涡轮喷气发动机。也就是目前我们所看到的这台，我们给他取了一个有意义的名字叫泰山。”静静的躺在张宇面前的一台发动机就是项目组辛苦五年多时间的成果，涡轮喷气式发动机可以看成整个喷气式发动机系列的基础所在，就像刚才王助所说的那样，涡轮螺旋浆、涡轮轴、涡轮风扇都可以由它为基础做相关研究。“空气从进气道进入发动机，流速降低压力升高。压气机可以将空气压力提升几倍至十几倍左右，让高压空气进入燃烧室，与喷嘴里喷出的燃油混合后燃烧。燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮高速工作产生大量的机械能，继而带动压气机和其他附件工作，并且涡轮出口燃气直接在喷管中膨胀，燃气的可用能量转变为高速喷流的动能而产生巨大的反作用力。这也就是该发动机工作原理所在。”进气道是发动机的进气通道，整理气流、消除旋涡，保证在各种工作状态下都能为发动机提供所需空气量，尤其是在高速飞行之中要使高速气流速度降下来，将空气气流的动能转化为压力势能，进气道的功用尤为重要。压气机是发动机中很重要的一个部件，它的作用自然是提高进入燃烧室的空气压力，原理是利用高速旋转的叶片对空气做功。分为离心式和轴流式两种，不过离心式的增压比不够高，不到十的比例、离心叶轮又太大，所以它只能适用于小功率的发动机。由静子（整流器）和转子两部分构成的轴流式就不存在这样的问题。静子和转子由多排叶片组成，其叶片沿压气机轴向交错排列，构成的压气机进气口大二出气口小。并且，静子的管壁看上去就像有很多的深沟槽，而转子就很想一根长满小刀片儿的特殊狼牙棒。转子的叶片在前、静子的叶片在后，二者之间的相互运动迫使由进气道而来的空气不断增压，空气每经过一级转子叶片后，压力、速度和温度都会提升，经过一级静子叶片的减速、增压和整流后，再进入下一级转子叶片。所以为了得到较高的增压比，单级增压是不可取的，将多级组合起来形成多级轴流压气机，增压比低的可以三至五，高的可以达到二三十甚至四五十。不过，增压效果是很好，但静子转子的加工可就非常麻烦，没有高精度的加工设备是做不出“狼牙棒”的。考验一个国家工业实力的可不仅仅是静子转子，燃烧室也是发动机最为重要的一个部件。空气经过压气机增压后形成了高压的较高温度空气并进入了燃烧室，在这里将与燃料进行燃烧，气体的温度、压力都将陡增，最后形成的高温高压空气将冲向涡轮。燃烧室有外套、火焰筒、喷嘴和涡流器。压气机过来的气体将被分为两部分，小部分气体流入火焰套筒头部及其小孔后与燃料进行混合燃烧，而大部分的气体则必须沿着火焰筒和外套之间的通道向后流通以冷却火焰筒壁，不至于让火焰筒筒壁温度太高、涡轮因过热而烧毁，但即便是这样燃烧室的温度也是相当恐怖的，材料工艺不过关，是绝对不能做出好的发动机，即便做成了，也不能在使用时长、工作寿命等方面做到优秀且实用。涡轮的功用在于将燃烧室出口的，大量的高温高压气体能量转化为机械能。燃烧室喷涌而出的燃气冲击涡轮使工作叶轮高速旋转，机械能以轴功率输出，驱动了压气机、风扇、螺旋桨或者其他附件工作。经过涡轮后的高温高压气体温度和压力都降低了不少，速度增加了很多，经过收敛形状的尾喷管后产生推力。涡轮的组成其实和压气机很相似，静止的导向器和转动的工作叶轮是其关键所在。两者都在径向安装有很多的叶片，其通道都为收缩形，承受高速高温高压的气流不断冲击，做每分钟几千转、几万转的高速旋转运动，因而工作叶片必须承受很大的离心力、必须有很好的耐高温耐腐蚀特性。“发动机的推力与涡轮前燃气的温度有关。温度越高推力越大，但涡轮叶片材料的耐热性是有限的，采用冷却措施也只能让限制范围增大至1200摄氏度左右，单靠提高燃气的温度来增加推力是不可行的。但流经涡轮的高温燃气中还有不少的氧气，并且这一段内没有任何的转动部件限制温度的升高幅度，在涡轮的后面增设一个燃烧室再次喷油燃烧，可以将温度提升至1700摄氏度左右。有了这种加力燃烧，燃气的能量和排气速度都将大幅度提高，并且没有改变其他部件的任何工作状态，却能获得推力百分之二十以上的提升，甚至更高。当然，带来的燃油消耗过快、温度过高等问题也是不容忽视的……”“我们这台发动机预计推力有八千牛，也就是800dN。推重比预计在2.7左右。在经过一次检查后，我们将进行首次试车。另外，涡轮风扇、涡轮螺旋桨、涡轮轴等的研究工作的进展非常之快，预计明年三月份将陆续有试验品制成。相关的试飞机型研究工作也已经展开，如果这台发动机能够顺利完成所有测试和实验，第一架喷气式飞机将会在30年左右试飞成功。”“这时间安排得挺紧凑的啊！”张宇笑呵呵的感叹一声，拍了拍泰山发动机一下，说道：“一直以来航空技术发展是以航空发动机的研究为主，计算机技术与发展尤以计算机集成技术研究为主。泰山计划中最为重视的便是这两个大型项目，除了生物制药之类的没有掺和进来，其余部门都被拉扯进来了。你们的要求就是他们进步的动力，就说咱们眼前这台发动机，你们要什么样的材料、必须要有怎么的机械性能，其他的科研机构就得尽量满足，包括计算机技术与发展项目组。”“这个问题可就不是我们能左右的，没有他们的支持我们也不可能取得进步。”从回国到现在，王助走了很多的路，从飞机总设计师到如今的喷气式发动机项目组组长，他的成长过程除了用加班熬夜形容之外，更多的是不断的学习与实践，技术条件要求不高、难度不大的活塞式飞机的成功，并不意味着喷气式飞机还能继续顺利，要想做出成绩只有埋头苦干，泰山计划的目的就在于此。“很期待你们能研发出更好的发动机，推重比和功重比更大的、使用时长更久的、耗油率更低的发动机。”听了老半天，一旁的张雨生只能给出这么一句鼓励，多余的话他讲不出，也说不出什么有科技含量的东西，而就在他们谈话的同时，在自治区的而另一个地方，有个富含科技的东西诞生了。位于贵州境内的中国航空工业第二集团，之所以在有些偏远的贵州发展，就是因为他们的生产研究东西是需要一定保密的，军队的俯冲式轰炸机、鱼雷轰炸机、战斗机都由该集团生产，而在直升机的研制方面，该集团有很强的实力，Z－01“竹蜻蜓”直升机就是他们的首个作品。年4月首次试飞、23年年末定型生产的Z－01“竹蜻蜓”直升机，装备增压活塞轴发动机，机身构造非常简单，空重858公斤、起飞重量1340公斤，最高速度每小时160公里、135公里的经济巡航时速有400公里的航程。十五架直升机在海原大地震中飞行共计飞行了千余架次，每次能运三名乘客或一百五十公斤重物，救援时大多运一个担架和一名医护人员。竹蜻蜓在救援行动中发挥了非常好的作用，但由于它是单人操控的轻型直升机，其民用价值不大、军用前途有限，载重有限的它身板还不够结实，搭载一名士兵操控一挺重机枪并携带一定弹药，或许这就是它的一大用处，当然作为侦查还是可行的。总之，军队拿它没有太大的用处，订购量很少，并且政府严令自治区目前不对外出口飞机。所以，中航第二集团要想把直升机打造成为自己的一个强势卖点，那需要做的就是拿出更好的直升机。研究代号为“旋风”的直升机，是中航第二集团在整理军队需求、竹蜻蜓优劣等之后作出的一个多用途直升机研发计划。装备一台气冷星形活塞14缸1250千瓦的发动机，主螺旋桨直径21米，长为16.8米，高为4.4米。起落架为固定四点式，前起落架横向轮距1.53米，主起落架轮3.82米、前主轮距3.79米。机舱体积达16立方米，一个侧舱门，一个蚌式后舱门。发动机舱位于机头，通过传动轴驱动机舱顶部的主旋翼和尾部的尾桨。驾驶舱位于机头前上部，两人机组，均可独立完成飞行操纵。可装载1.2吨货物，吊运时可运载1.35吨。宽大的机舱可运载11名全副武装的士兵，或者8个伤员担架外加1名医务人员，停放一辆吉普车或用于物资调用皆可。可以说该直升机是中航第二集团针对军队而专门研发的，当前也只有军方才会是该集团最大的采购单位，所以该研究计划推出的多用途直升机是可个多面手，军方可以以它为平台改出很多的衍生型，用于物资人员运输、武装攻击、伤患救援、侦查巡逻等等都可以，驻于柳州的陆军快速反应旅可是非常关注该飞机的进展情况。但是，中航第二集团根本没意识到这型飞机是活塞式直升机中最好的，当然也是最后一款。活塞式发动机用于固定翼飞机的前途远大于用于直升机上，真正属于直升飞机的涡轮轴发动机才是让直升机大规模应用的顶梁柱。张宇等人是在离开泰山计划基地群，在回柳州的而路上才得知“旋风”直升机试飞已获得成功的消息。自治区的航空事业发展很好也很快，相比之下的工业、农业、商业什么的也不容小觑，不断增强的综合实力让人民自治政府有更多的底气，有信心也有实力去解决一些应该解决的事情，比如香港。