第462章 高性能气膜冷却，突破涡轮前温度
在参加完国产歼11的首机下线仪式之后，作为涡扇10项目的总设计师，常浩南既然到了盛京，那肯定要去606所和410厂看看。
毕竟，来都来了。
对于华夏的航空工业来讲，涡扇10几乎是一款“零基幢发动机，之前在研发涡喷14过程中开发出来的一些技术虽然能用上，但不多。
至于更古老的型号，那就完全没有什么参考价值了。
在涡喷14之前，华夏甚至都没有严格意义上的航空发动机研发体系。
所以为了提高效率，常浩南在这个项目上破天荒地采用了设计和生产两条线完全并行的操作，代价就是风险和工作量的提升。
“常总。”
常浩南来盛京本来就属于临时起意，下飞机之后也只在112厂露过一面，所以他到606所之后，除了一直在盛京牵头负责组织工作的总工程师海谊德之外，其它人甚至都没有什么准备。
“常总怎么来之前也不跟我们说一声，我们好歹拾掇一下……”
跟在海谊德后面的一名工程师摸了摸胡子拉碴，显然已经好多天没怎么打理过的鬓角，又扫了一眼几乎被各种资料和图表铺满的设计研究室，脸上露出有些尴尬的表情。
虽然如今发动机的设计工作已经在相当程度上实现了数字化，但这个房间其实是他们几个研发小组之间进行交流讨论的地方。
航发毕竟是个复杂的系统工程，不可能真像捏橡皮泥一样把几个部分弄到一块就完事了，涡喷14最开始时候那个失败的压气机设计已经证明了这种玩法绝对行不通，所以即便还处在项目初期，大家仍然需要经常在总体设计组的牵头下互通有无，以免某个子系统的研发方向过于跑偏。
而这个过程中往往还是纸质材料更加方便一些，毕竟这年头可没有那些在线工作软件。
“这就见外了不是。”
常浩南随手把一张盖住了两张椅子的巨大图纸放到一边，然后坐在其中一张上面：
“我虽然人不是一直在盛京，但咱们既然是同一个研发团队，那就是一家人，不要搞得像是欢迎领导一样。”
由于航空发动机的设计工作涉及到大量复杂的数值计算部分，而目前全国超算资源最为丰富的城市就是京城，加上未来计划中的压气机研究中心也在京航大学里面，所以实际上有相当一部分研发人员是跟着常浩南常驻京城的。
而且他也是一线设计人员出身，对于项目进行过程中，尤其是起步和攻关的关键阶段大家是个什么精神状态深有体会。
办公室乱，就让它乱着，一旦整理好，反而总会有些东西找不着。
作为总设计师，他在整个项目里已经几乎无处不在，没必要像某些领导一样靠没事瞎折腾来彰显存在感。
众人各自落座之后，还是海谊德迅速把话题拉回了正轨：
“好了，现在咱们人也差不多到齐了，各位有什么需要向常总当面汇报或者询问的，正好可以省去一次出差去京城的麻烦，赶紧该说的说，该问的问。”
平时常浩南虽然人在bj，但并不是直接把盛京这边给扔下不管了，每个研发方向每周都是要提交项目进展报告，他也会在第一时间给出反馈，所以尽管已经有小两个月时间没来过606所，但也没有那种所有人积攒了一堆问题踊跃提问的盛况。
“常总，我们燃烧室这边先汇报一下情况吧。”
短暂的冷场过后，一名看上去大约五十来岁的工程师率先开了口。
殷永泽，涡扇10的几名副总设计师之一，也是燃烧室技术研发和设计工作过的负责人。
他在涡喷14项目里就参与设计了我国第一个环形燃烧室，虽然单论纸面性能而言，那个尚且不太成熟的设计并不比过去的环管形燃烧室好多少，但由于火焰筒是一个整体的环形腔，因此空间利用率更高，出口流场分布均匀而且所需要的冷却压力比较校
简单来说，潜力更大。
也正是考虑到殷永泽的经验，常浩南才敢把燃烧室这个核心机三大件之一放手交给他。
“上次跟您汇报的时候，我们已经把燃烧室高压试验平台给搭起来了，这段时间也进行了一些参数化设计的准备工作，预计可以把高压试验次数压缩到过去大概一半的水平，下一步准备开始做计算模型开发和参数化系统，不过我们现在确定下来的燃烧功率实在有点大，对于冷却强度的要求很高，不知道压气机那边能不能再多提供6%-8%的进气流量？”
殷永泽说着把手中的一份资料沿着桌面滑到常浩南面前。
后者仔细翻阅了一下，发现是对一个环形燃烧室进行参数化几何建模的相关资料。
“前处理工作完成的不错，另外，记得后面开发计算模型的时候，雾化模型除了标准的离心喷嘴之外，顺便也可以做一下离心甩油盘的结构。” 由于人类对于燃烧过程的认识还相对不够清晰，因此在燃烧空气动力学和结构方面，数值计算能够发挥的作用相对较小，而且对于燃烧室结构的研究基础就不如压气机和涡轮，殷永泽能做到这个参数化水平，确实已经相当不错了。
“甩油盘？”
常浩南的要求让殷永泽一愣：
“我们的设计……”
不过说到一半就被常浩南打断了：
“涡扇10这样的大推当然是要用离心喷嘴，但是未来喷气动力肯定要普及开来，像巡航导弹还有无人机这些地方需要小型航空发动机，甩油盘的供油压力低、不容易堵，最关键的是便宜，正好趁着现在的机会顺便打个地基。”
相比于这个年代华夏其他的航发研究人员，常浩南最大的优势除了开挂以外，就是更加长远的规划能力。
“好的，我们到时候会留意。”
殷永泽打开面前的笔记本，把这个要求记了下来：
“那常总，进气流量的事情……”
“6%-8%实在太多了。”
常浩南当即摇头：
“现在总体设计层面已经基本把结构确定为2-8-1-1结构或者3-7-1-1结构，这样每一级留出来的余量都很小，6%到8%那几乎要再多加一级高压，肯定不行。”
“但是我们这边对于冷却空气流量的需求确实大了很多，如果不增加的话……”
气膜冷却可以说是航空发动机研发史上具有里程碑意义的技术，不过利用气体进行主动冷却也不是没有代价的，这些用作冷却的气体无法被用于推进，相当于损失掉了相当一部分压气机功率。
因此，尽管理论上只需要提高冷却气体的用量就可以实现更好的效果，但在实际航发设计中，还是要考虑到气体损失率的问题。
如果一个燃烧室内壁就要消耗掉至少6%的话，那再算上冷却压力更大的涡轮……
还玩个锤子。
压气机累死累活送进来的空气，你直接放跑将近五分之一，或许对于涡桨和涡轴这种输出轴功率的发动机来说还可以接受，但对于涡扇发动机来说，基本就是废了。
而如果再加一级高压，那就要变成3-8-1-1，跟眼下的al31f根本拉不开差距。
al31f的性能当然是够用的，但潜力就不行了。
毕竟是70年代末的设计。
“你们燃烧室出口温度设定的上限是多少？”
涡扇10的涡轮前温度（也就是燃烧室出口温度）设定在1200-1250c，这是常浩南亲自做出的决定，但冷却系统肯定要留一定余量，留多少就是殷永泽他们的工作了。
“留5%余量，1325c。”
这个余量当然是按照开氏温度计算的。
紧接着殷永泽又补充了一句：
“这个冷却要求实在太高，我们只能用槽缝冷却代替涡喷14上的圆孔冷却，气流量的需求就上来了。”
这下常浩南终于知道问题出在哪了；
“别用槽缝冷却，我下一步计划就是研究涡轮部分的高效率成型孔冷却方案，用异形孔代替圆孔，理论上可以实现跟开缝冷却接近的效果，用气量还不会增加，你们先继续按照1325c算其它结构，具体的冷却方案，等我把异形孔的多孔介质模型开发出来再定。”
尽管燃烧室出口的温度毫无疑问是整个发动机最高的部分，但最终把高能气体的能量转化为机械功还是需要依靠涡轮，后者不仅工作环境高温高压，甚至还需要高速旋转并承受外部过载，因此对于材料和冷却技术的要求反而更高。
如果一个冷却技术能用在涡轮上面，那么搬到燃烧室侧壁一般问题不大。
(本章完)
在参加完国产歼11的首机下线仪式之后，作为涡扇10项目的总设计师，常浩南既然到了盛京，那肯定要去606所和410厂看看。
毕竟，来都来了。
对于华夏的航空工业来讲，涡扇10几乎是一款“零基幢发动机，之前在研发涡喷14过程中开发出来的一些技术虽然能用上，但不多。
至于更古老的型号，那就完全没有什么参考价值了。
在涡喷14之前，华夏甚至都没有严格意义上的航空发动机研发体系。
所以为了提高效率，常浩南在这个项目上破天荒地采用了设计和生产两条线完全并行的操作，代价就是风险和工作量的提升。
“常总。”
常浩南来盛京本来就属于临时起意，下飞机之后也只在112厂露过一面，所以他到606所之后，除了一直在盛京牵头负责组织工作的总工程师海谊德之外，其它人甚至都没有什么准备。
“常总怎么来之前也不跟我们说一声，我们好歹拾掇一下……”
跟在海谊德后面的一名工程师摸了摸胡子拉碴，显然已经好多天没怎么打理过的鬓角，又扫了一眼几乎被各种资料和图表铺满的设计研究室，脸上露出有些尴尬的表情。
虽然如今发动机的设计工作已经在相当程度上实现了数字化，但这个房间其实是他们几个研发小组之间进行交流讨论的地方。
航发毕竟是个复杂的系统工程，不可能真像捏橡皮泥一样把几个部分弄到一块就完事了，涡喷14最开始时候那个失败的压气机设计已经证明了这种玩法绝对行不通，所以即便还处在项目初期，大家仍然需要经常在总体设计组的牵头下互通有无，以免某个子系统的研发方向过于跑偏。
而这个过程中往往还是纸质材料更加方便一些，毕竟这年头可没有那些在线工作软件。
“这就见外了不是。”
常浩南随手把一张盖住了两张椅子的巨大图纸放到一边，然后坐在其中一张上面：
“我虽然人不是一直在盛京，但咱们既然是同一个研发团队，那就是一家人，不要搞得像是欢迎领导一样。”
由于航空发动机的设计工作涉及到大量复杂的数值计算部分，而目前全国超算资源最为丰富的城市就是京城，加上未来计划中的压气机研究中心也在京航大学里面，所以实际上有相当一部分研发人员是跟着常浩南常驻京城的。
而且他也是一线设计人员出身，对于项目进行过程中，尤其是起步和攻关的关键阶段大家是个什么精神状态深有体会。
办公室乱，就让它乱着，一旦整理好，反而总会有些东西找不着。
作为总设计师，他在整个项目里已经几乎无处不在，没必要像某些领导一样靠没事瞎折腾来彰显存在感。
众人各自落座之后，还是海谊德迅速把话题拉回了正轨：
“好了，现在咱们人也差不多到齐了，各位有什么需要向常总当面汇报或者询问的，正好可以省去一次出差去京城的麻烦，赶紧该说的说，该问的问。”
平时常浩南虽然人在bj，但并不是直接把盛京这边给扔下不管了，每个研发方向每周都是要提交项目进展报告，他也会在第一时间给出反馈，所以尽管已经有小两个月时间没来过606所，但也没有那种所有人积攒了一堆问题踊跃提问的盛况。
“常总，我们燃烧室这边先汇报一下情况吧。”
短暂的冷场过后，一名看上去大约五十来岁的工程师率先开了口。
殷永泽，涡扇10的几名副总设计师之一，也是燃烧室技术研发和设计工作过的负责人。
他在涡喷14项目里就参与设计了我国第一个环形燃烧室，虽然单论纸面性能而言，那个尚且不太成熟的设计并不比过去的环管形燃烧室好多少，但由于火焰筒是一个整体的环形腔，因此空间利用率更高，出口流场分布均匀而且所需要的冷却压力比较校
简单来说，潜力更大。
也正是考虑到殷永泽的经验，常浩南才敢把燃烧室这个核心机三大件之一放手交给他。
“上次跟您汇报的时候，我们已经把燃烧室高压试验平台给搭起来了，这段时间也进行了一些参数化设计的准备工作，预计可以把高压试验次数压缩到过去大概一半的水平，下一步准备开始做计算模型开发和参数化系统，不过我们现在确定下来的燃烧功率实在有点大，对于冷却强度的要求很高，不知道压气机那边能不能再多提供6%-8%的进气流量？”
殷永泽说着把手中的一份资料沿着桌面滑到常浩南面前。
后者仔细翻阅了一下，发现是对一个环形燃烧室进行参数化几何建模的相关资料。
“前处理工作完成的不错，另外，记得后面开发计算模型的时候，雾化模型除了标准的离心喷嘴之外，顺便也可以做一下离心甩油盘的结构。” 由于人类对于燃烧过程的认识还相对不够清晰，因此在燃烧空气动力学和结构方面，数值计算能够发挥的作用相对较小，而且对于燃烧室结构的研究基础就不如压气机和涡轮，殷永泽能做到这个参数化水平，确实已经相当不错了。
“甩油盘？”
常浩南的要求让殷永泽一愣：
“我们的设计……”
不过说到一半就被常浩南打断了：
“涡扇10这样的大推当然是要用离心喷嘴，但是未来喷气动力肯定要普及开来，像巡航导弹还有无人机这些地方需要小型航空发动机，甩油盘的供油压力低、不容易堵，最关键的是便宜，正好趁着现在的机会顺便打个地基。”
相比于这个年代华夏其他的航发研究人员，常浩南最大的优势除了开挂以外，就是更加长远的规划能力。
“好的，我们到时候会留意。”
殷永泽打开面前的笔记本，把这个要求记了下来：
“那常总，进气流量的事情……”
“6%-8%实在太多了。”
常浩南当即摇头：
“现在总体设计层面已经基本把结构确定为2-8-1-1结构或者3-7-1-1结构，这样每一级留出来的余量都很小，6%到8%那几乎要再多加一级高压，肯定不行。”
“但是我们这边对于冷却空气流量的需求确实大了很多，如果不增加的话……”
气膜冷却可以说是航空发动机研发史上具有里程碑意义的技术，不过利用气体进行主动冷却也不是没有代价的，这些用作冷却的气体无法被用于推进，相当于损失掉了相当一部分压气机功率。
因此，尽管理论上只需要提高冷却气体的用量就可以实现更好的效果，但在实际航发设计中，还是要考虑到气体损失率的问题。
如果一个燃烧室内壁就要消耗掉至少6%的话，那再算上冷却压力更大的涡轮……
还玩个锤子。
压气机累死累活送进来的空气，你直接放跑将近五分之一，或许对于涡桨和涡轴这种输出轴功率的发动机来说还可以接受，但对于涡扇发动机来说，基本就是废了。
而如果再加一级高压，那就要变成3-8-1-1，跟眼下的al31f根本拉不开差距。
al31f的性能当然是够用的，但潜力就不行了。
毕竟是70年代末的设计。
“你们燃烧室出口温度设定的上限是多少？”
涡扇10的涡轮前温度（也就是燃烧室出口温度）设定在1200-1250c，这是常浩南亲自做出的决定，但冷却系统肯定要留一定余量，留多少就是殷永泽他们的工作了。
“留5%余量，1325c。”
这个余量当然是按照开氏温度计算的。
紧接着殷永泽又补充了一句：
“这个冷却要求实在太高，我们只能用槽缝冷却代替涡喷14上的圆孔冷却，气流量的需求就上来了。”
这下常浩南终于知道问题出在哪了；
“别用槽缝冷却，我下一步计划就是研究涡轮部分的高效率成型孔冷却方案，用异形孔代替圆孔，理论上可以实现跟开缝冷却接近的效果，用气量还不会增加，你们先继续按照1325c算其它结构，具体的冷却方案，等我把异形孔的多孔介质模型开发出来再定。”
尽管燃烧室出口的温度毫无疑问是整个发动机最高的部分，但最终把高能气体的能量转化为机械功还是需要依靠涡轮，后者不仅工作环境高温高压，甚至还需要高速旋转并承受外部过载，因此对于材料和冷却技术的要求反而更高。
如果一个冷却技术能用在涡轮上面，那么搬到燃烧室侧壁一般问题不大。
(本章完)