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章节目录 第381章 设计一个DSI进气道练练手
第381章设计一个DSI进气道练练手
刚加入工作的年轻人，激情往往都是比较足的，更何况还是被常浩南亲自指点过方向之后。
机头边条翼是个相对独立的气动组件，由于体积相对较小，因此在平飞或者低攻角飞行时，它会处在收缩状态，不会影响到飞机正常的气动外形，只有当攻角突破某一个阈值之后，才会启动并发挥作用。
而这个过程显然不可能由飞行员手动进行。
所以把这个阈值设定在何种位置，以及机头边条的长度和宽度分别为多少时可以获得最佳的边条涡，就是留给林同鑫的“作业”。
而至于孙惠中本人，则自然要负责更加主要的任务——
在常浩南的指导下，完成对于高级教练机DSI进气道的设计和优化。
作为一种完全不可调节的进气道类型，DSI进气道从娘胎里带出来的最大问题就是只有一种构型，因此优化区间恒定不变，必须具备很大的优化区间宽度。
矩形隔板进气道的最佳优化区间哪怕只做到0.01马赫都没关系，反正只要飞控足够强，都可以通过调整隔板位置保证进气效率始终处在最优状态下。
但固定进气道如果做成这个样子，那稍微改变一下飞行速度，都会导致进气效率剧烈下降，甚至附面层无法被吹除，产生很强的进气畸变从而影响飞行安全。
总之需要很高的设计水平和经验才能让使用DSI进气道的飞机达到令人满意的优化状态。
况且十号工程作为在最高层挂名的重点项目，一举一动都会受到无数人的关注。
在使用三元可调式进气道的01号原型机首飞之后还要进行大改，那就非得拿出足够有说服力的数据才行。
而恰好，高级教练机的常用速度范围远远小于战斗机，相对传统的气动布局在优化难度上也要低于使用鸭翼+大三角翼配置的歼10.
属于完美的练手机会。
“孙工，接下来我要讲的内容，你一定要确保完全理解，如果有不懂的地方，马上问我。”
常浩南打开自己的电脑，调出了早就已经准备好的几个设计文件，然后示意孙惠中从旁边搬两张椅子过来。
对于如今的他来说，很多时候已经不必事事亲力亲为，尤其在身边还有个帮手的情况下。
“明白。”
孙惠中很快坐到了旁边。
“关于DSI进气道的基本原理，我在蓉城的时候已经讲过，简单来说就是利用锥形激波本身的特点，在进气道唇口处的凸包表面形成一个很强的压力梯度，把这个位置的机身附面层直接吹到进气道口之外，以降低附面层对于进气效率的不利影响。”
说到这里，常浩南调出一张他前段时间让姚梦娜帮着绘制好的压力分布图，是用一个理想状态下的DSI进气道模型测试出来的。
从上面可以很清晰地看出来，凸包结构利用压力差将激波直接“推”了出去。
确定孙惠中和林同鑫都没有什么疑问之后，他便正式进入了今天重点的设计部分：
“从这个原理就可以看出来，DSI进气道设计的核心是这个凸包结构的外形，而通过对乘波体进行理论和数值分析两个层面的研究，我总结出了两种设计凸包的方法。”
“我记得您之前好像也说过，从圆锥形面的从前缘线上选定若干个追踪点，在流场中从这些追踪点开始向流场下游追踪……”
不得不说，孙惠中当时在蓉城绝对是用了心的。
连这种细节都能够记住。
“没错，这个就是生成体法，也叫锥导法，也是设计DSI进气道最传统方法的基本原理，相对比较直观易懂，而且设计过程的计算量也少一些，所以今年年初的时候，它是被我第一个纳入考虑的方法。”
常浩南点了点头，不过随即语气一转说道：
“但是最近我刚好设计出来了一种计算效率远高于传统软件的全新数值计算工具，这样对于计算量的限制就变得小了很多，所以我又在生成体法的基础上，开发出了第二种方法，密切锥法。”
“第……第二种方法？”
孙惠中感觉自己的脑子此时有点不太够用了。
设计DSI进气道本来就是一项难度颇大的事情，即便是美国，目前也只是在一架F16改进的技术验证机上安装了相对简单的早期版本。
而计划中第一种使用DSI进气道的量产型号JSF联合攻击战斗机目前才刚刚开始选型。
总之也还处在设计的摸索阶段。
结果到你这，已经总结出来了一套完整的方法论不说，竟然还包括了两种解法？
简直没天理了……
“没错，第二种，相比于生成体法更加精确，因为这种方法不需要预先假定一个几何体，而是直接给出描述乘波体出口激波形状的曲线，把这段曲线分割成无数个细小圆弧，每一段圆弧可以认为是激波曲线的一部分，而产生该段激波的圆锥就是密切锥，过密切锥轴线并且和圆弧正交的平面叫做密切面……”
“……”
“在激波曲线的每一段圆弧上求得对应的密切锥，最后通过定义前缘曲线追踪获得一系列流线，组合起来之后便构成了DSI进气道凸包的下表面。”
“这种设计方式更加灵活，可以满足各种流量大小、各种进气口几何形状的要求，也就是可以通过调整不同的激波曲线适应任何发动机，而无需让发动机迁就进气道，最终产品的性能自然也会更好。”
讲到这里，常浩南回过头，看到了两双淳朴的眼睛。
显然，刚刚的思维跳跃性似乎有点大了。
数学理论功底一般的工程人员确实很难在短时间内完全接受其中的原理。
“我们来用两种方法分别算一遍好了。”
他准备用最简单的方式来演示一下：
“我们先假定进口激波形状是二次曲线z=-ax2+b（a>0）。”
常浩南直接在纸上写了一个二次函数。
“呃……常主任，激波形状竟然这么简……”
趁着常浩南低头写字的功夫，林同鑫本来想问一句为什么激波曲线会是这样简单的形式。
但话才说到一半就戛然而止。
因为常浩南在纸上写下了第二个函数。
“以及这样一个参数方程曲线的组合体。”
常浩南停下笔，看向站在旁边的林同鑫：
“你刚刚要问什么？”
“不，没事。”
后者赶紧摇了摇头：
“我只是在想，常主任您竟然能想出这么复杂的激波曲线，真是太厉害了。”
疼。
好疼。
脸好疼……
而旁边的孙惠中则是一脸“我不是很想认识这个人”的表情。
其实常浩南刚刚并没有听清楚对方在说什么，因此只是继续介绍道：
“凸包型面的设计本来就是DSI进气道最核心的一个步骤，我之前也想过单纯用圆锥曲线方程来表示，但是要从机理上推导形成的激波曲线形式就目前的计算能力来说还是太困难，最后只好加入一些参数化的部分。”
“我懂了。”
林同鑫现在只希望这个话题快点过去。
太尴尬了，他刚刚都想逃离这个世界。
好在常浩南也并未继续纠缠：
“那么接下来只需要……”
他在电脑上花了十几分钟时间，实际演示了一遍刚刚自己说过的步骤。
当然，为了方便，所有参数暂时都选的是1，所以设计出来的凸包形状有点奇怪。
不过从旁边两个人的反应来看，至少达到了讲解的目的。
于是常浩南重新提笔，在a、b、l、b等几个符号上打了圈：
“我们接下来的工作，总结起来其实就是根据飞机的特性，给这个激波曲线选择出合适的参数来。”
然后他又一次看向旁边的林同鑫，只不过这次换上了轻松一些的语气：
“这也是我不希望把边条翼长度延伸到座舱盖下面的另一个原因，边条翼的来流压缩效应会破坏本来比较干净的进气口激波形状，导致我很难在设计过程中对于不同激波曲线对应的凸包形状进行特性分析，而把进气口直接设计在边条正前方就不会有这个问题。”
“现在明白了？”
林同鑫连忙点头。
他已经学会不要在确定最终想法之前随便发表意见了。
“那就好，如果没有其它问题的话，我们就准备开工，不过就算后面再有什么不懂的地方，也可以随时来问我。”
常浩南说着把笔记本电脑的盖子扣上，起身准备带着两个人前往机房：
“虽然我最开始提出这个型号确实有给十号工程做技术验证的目的，但如果不出意外的话，伱们贵航将会是第一个在量产型飞机上使用DSI进气道的飞机制造商。”
他知道这个年代的华夏对于争取各种层面的“第一”有着极深的执念。
等到21世纪20年代，航空产业已经发展起来之后，反而不再刻意往这个方向去做宣传引导了。
只能说越是缺什么越想要什么。
果然，听到他这句话的孙惠中和林同鑫都是精神一振，刚刚还表现出来的些许疲惫感瞬间无影无踪。
“能比美国还快？”
后者当即兴奋地问道。
“那当然，JSF项目现在八字还没一撇呢，你们这个型号大概率今年年底之前就能首飞。”
常浩南收拾好东西，示意对方二人跟上自己。
“这……”
林同鑫被这个时间节点惊得目瞪口呆。
他记得在学校时候老师说过，设计一架飞机的周期往往要长达几年甚至十几年。
“师父，咱们贵航的效率有这么高的啊？”
因为常浩南已经走到了前面，他只好小声询问旁边的孙惠中。
后者差点被他给逗笑了：
“确实有人效率很高，但不是咱们贵航。”
说完看了看常浩南的背影，快步跟了上去。
“嘶……”
林同鑫倒吸一口冷气：
“常主任有点恐怖啊……”
刚加入工作的年轻人，激情往往都是比较足的，更何况还是被常浩南亲自指点过方向之后。
机头边条翼是个相对独立的气动组件，由于体积相对较小，因此在平飞或者低攻角飞行时，它会处在收缩状态，不会影响到飞机正常的气动外形，只有当攻角突破某一个阈值之后，才会启动并发挥作用。
而这个过程显然不可能由飞行员手动进行。
所以把这个阈值设定在何种位置，以及机头边条的长度和宽度分别为多少时可以获得最佳的边条涡，就是留给林同鑫的“作业”。
而至于孙惠中本人，则自然要负责更加主要的任务——
在常浩南的指导下，完成对于高级教练机DSI进气道的设计和优化。
作为一种完全不可调节的进气道类型，DSI进气道从娘胎里带出来的最大问题就是只有一种构型，因此优化区间恒定不变，必须具备很大的优化区间宽度。
矩形隔板进气道的最佳优化区间哪怕只做到0.01马赫都没关系，反正只要飞控足够强，都可以通过调整隔板位置保证进气效率始终处在最优状态下。
但固定进气道如果做成这个样子，那稍微改变一下飞行速度，都会导致进气效率剧烈下降，甚至附面层无法被吹除，产生很强的进气畸变从而影响飞行安全。
总之需要很高的设计水平和经验才能让使用DSI进气道的飞机达到令人满意的优化状态。
况且十号工程作为在最高层挂名的重点项目，一举一动都会受到无数人的关注。
在使用三元可调式进气道的01号原型机首飞之后还要进行大改，那就非得拿出足够有说服力的数据才行。
而恰好，高级教练机的常用速度范围远远小于战斗机，相对传统的气动布局在优化难度上也要低于使用鸭翼+大三角翼配置的歼10.
属于完美的练手机会。
“孙工，接下来我要讲的内容，你一定要确保完全理解，如果有不懂的地方，马上问我。”
常浩南打开自己的电脑，调出了早就已经准备好的几个设计文件，然后示意孙惠中从旁边搬两张椅子过来。
对于如今的他来说，很多时候已经不必事事亲力亲为，尤其在身边还有个帮手的情况下。
“明白。”
孙惠中很快坐到了旁边。
“关于DSI进气道的基本原理，我在蓉城的时候已经讲过，简单来说就是利用锥形激波本身的特点，在进气道唇口处的凸包表面形成一个很强的压力梯度，把这个位置的机身附面层直接吹到进气道口之外，以降低附面层对于进气效率的不利影响。”
说到这里，常浩南调出一张他前段时间让姚梦娜帮着绘制好的压力分布图，是用一个理想状态下的DSI进气道模型测试出来的。
从上面可以很清晰地看出来，凸包结构利用压力差将激波直接“推”了出去。
确定孙惠中和林同鑫都没有什么疑问之后，他便正式进入了今天重点的设计部分：
“从这个原理就可以看出来，DSI进气道设计的核心是这个凸包结构的外形，而通过对乘波体进行理论和数值分析两个层面的研究，我总结出了两种设计凸包的方法。”
“我记得您之前好像也说过，从圆锥形面的从前缘线上选定若干个追踪点，在流场中从这些追踪点开始向流场下游追踪……”
不得不说，孙惠中当时在蓉城绝对是用了心的。
连这种细节都能够记住。
“没错，这个就是生成体法，也叫锥导法，也是设计DSI进气道最传统方法的基本原理，相对比较直观易懂，而且设计过程的计算量也少一些，所以今年年初的时候，它是被我第一个纳入考虑的方法。”
常浩南点了点头，不过随即语气一转说道：
“但是最近我刚好设计出来了一种计算效率远高于传统软件的全新数值计算工具，这样对于计算量的限制就变得小了很多，所以我又在生成体法的基础上，开发出了第二种方法，密切锥法。”
“第……第二种方法？”
孙惠中感觉自己的脑子此时有点不太够用了。
设计DSI进气道本来就是一项难度颇大的事情，即便是美国，目前也只是在一架F16改进的技术验证机上安装了相对简单的早期版本。
而计划中第一种使用DSI进气道的量产型号JSF联合攻击战斗机目前才刚刚开始选型。
总之也还处在设计的摸索阶段。
结果到你这，已经总结出来了一套完整的方法论不说，竟然还包括了两种解法？
简直没天理了……
“没错，第二种，相比于生成体法更加精确，因为这种方法不需要预先假定一个几何体，而是直接给出描述乘波体出口激波形状的曲线，把这段曲线分割成无数个细小圆弧，每一段圆弧可以认为是激波曲线的一部分，而产生该段激波的圆锥就是密切锥，过密切锥轴线并且和圆弧正交的平面叫做密切面……”
“……”
“在激波曲线的每一段圆弧上求得对应的密切锥，最后通过定义前缘曲线追踪获得一系列流线，组合起来之后便构成了DSI进气道凸包的下表面。”
“这种设计方式更加灵活，可以满足各种流量大小、各种进气口几何形状的要求，也就是可以通过调整不同的激波曲线适应任何发动机，而无需让发动机迁就进气道，最终产品的性能自然也会更好。”
讲到这里，常浩南回过头，看到了两双淳朴的眼睛。
显然，刚刚的思维跳跃性似乎有点大了。
数学理论功底一般的工程人员确实很难在短时间内完全接受其中的原理。
“我们来用两种方法分别算一遍好了。”
他准备用最简单的方式来演示一下：
“我们先假定进口激波形状是二次曲线z=-ax2+b（a>0）。”
常浩南直接在纸上写了一个二次函数。
“呃……常主任，激波形状竟然这么简……”
趁着常浩南低头写字的功夫，林同鑫本来想问一句为什么激波曲线会是这样简单的形式。
但话才说到一半就戛然而止。
因为常浩南在纸上写下了第二个函数。
“以及这样一个参数方程曲线的组合体。”
常浩南停下笔，看向站在旁边的林同鑫：
“你刚刚要问什么？”
“不，没事。”
后者赶紧摇了摇头：
“我只是在想，常主任您竟然能想出这么复杂的激波曲线，真是太厉害了。”
疼。
好疼。
脸好疼……
而旁边的孙惠中则是一脸“我不是很想认识这个人”的表情。
其实常浩南刚刚并没有听清楚对方在说什么，因此只是继续介绍道：
“凸包型面的设计本来就是DSI进气道最核心的一个步骤，我之前也想过单纯用圆锥曲线方程来表示，但是要从机理上推导形成的激波曲线形式就目前的计算能力来说还是太困难，最后只好加入一些参数化的部分。”
“我懂了。”
林同鑫现在只希望这个话题快点过去。
太尴尬了，他刚刚都想逃离这个世界。
好在常浩南也并未继续纠缠：
“那么接下来只需要……”
他在电脑上花了十几分钟时间，实际演示了一遍刚刚自己说过的步骤。
当然，为了方便，所有参数暂时都选的是1，所以设计出来的凸包形状有点奇怪。
不过从旁边两个人的反应来看，至少达到了讲解的目的。
于是常浩南重新提笔，在a、b、l、b等几个符号上打了圈：
“我们接下来的工作，总结起来其实就是根据飞机的特性，给这个激波曲线选择出合适的参数来。”
然后他又一次看向旁边的林同鑫，只不过这次换上了轻松一些的语气：
“这也是我不希望把边条翼长度延伸到座舱盖下面的另一个原因，边条翼的来流压缩效应会破坏本来比较干净的进气口激波形状，导致我很难在设计过程中对于不同激波曲线对应的凸包形状进行特性分析，而把进气口直接设计在边条正前方就不会有这个问题。”
“现在明白了？”
林同鑫连忙点头。
他已经学会不要在确定最终想法之前随便发表意见了。
“那就好，如果没有其它问题的话，我们就准备开工，不过就算后面再有什么不懂的地方，也可以随时来问我。”
常浩南说着把笔记本电脑的盖子扣上，起身准备带着两个人前往机房：
“虽然我最开始提出这个型号确实有给十号工程做技术验证的目的，但如果不出意外的话，伱们贵航将会是第一个在量产型飞机上使用DSI进气道的飞机制造商。”
他知道这个年代的华夏对于争取各种层面的“第一”有着极深的执念。
等到21世纪20年代，航空产业已经发展起来之后，反而不再刻意往这个方向去做宣传引导了。
只能说越是缺什么越想要什么。
果然，听到他这句话的孙惠中和林同鑫都是精神一振，刚刚还表现出来的些许疲惫感瞬间无影无踪。
“能比美国还快？”
后者当即兴奋地问道。
“那当然，JSF项目现在八字还没一撇呢，你们这个型号大概率今年年底之前就能首飞。”
常浩南收拾好东西，示意对方二人跟上自己。
“这……”
林同鑫被这个时间节点惊得目瞪口呆。
他记得在学校时候老师说过，设计一架飞机的周期往往要长达几年甚至十几年。
“师父，咱们贵航的效率有这么高的啊？”
因为常浩南已经走到了前面，他只好小声询问旁边的孙惠中。
后者差点被他给逗笑了：
“确实有人效率很高，但不是咱们贵航。”
说完看了看常浩南的背影，快步跟了上去。
“嘶……”
林同鑫倒吸一口冷气：
“常主任有点恐怖啊……”