烧钱巨兽高空台!一流世界大国的专属玩具!(上)


航空发动机高空模拟试车台,简称高空台。是能够模拟发动机空中飞行工作时进排气条件的地面试车台,承担着航空发动机从设计到定型中的大部分试验工作,对航空发动机的发展起着至关重要的作用。为满足新型航空动力装置的试验需求,世界各航空强国均不惜斥巨资建设高空模拟试验设备,加大力度开展飞行环境模拟控制建模仿真技术研究。例如位于美国田纳西州的空军阿诺德工程发展中心AEDC,是美国进行航空发动机高空性能试验的主要基地。可满足从小型巡航导弹发动机到推力30吨到50吨以上级别的民用和军用大型涡扇发动机各种地面模拟高空性能试车需求。目前该基地用于测试45吨以下发动机推力的高空试验舱2座;用于测试32吨以下推力的高空试验舱3座;用于测试23吨以下推力的高空试验舱2座;用于测试9吨以下推力的高空试验舱1座。这个9吨级实验舱主要测试超高速冲压发动机,与测试普通发动机的高空台不同。
瀚海狼山一直强调强大的航空工业和强大的造船工业,必须有强大的基础设施支撑。美俄的造船工业都在迅速衰退,就是和造船基础设施投入越来越少直接相关。而美国的航空工业,特别是军用航空仍然先进,就在于上世纪投入的基础设施的存量资产仍然世界第一。某方作为后来者,这方面起步比较晚,但是投资规模越来越大,但是要在短时间内赶上美国现有的基础水平,现在奋起直追也需要至少10到15年。只有基础设施追的差不多,在最终产品,也就是航空发动机这个关键大项目上,才能逐步把技术水平追到10年之内。其实某方在追赶的过程中,美国人也没闲着。他在这方面仍然有新的大手笔投入。美国国家航空航天局NASA在下属的格林研究中心推进系统实验室又新建成了两座22吨级的航空发动机高空台。除此之外,美国的通用电气GE和普惠PW两大航空发动机公司还自筹资金建设了若干座公司自有大型高空台,用于本公司航空发动机的先期研发。

高空台为何极端重要而且必不可少的?这是因为发动机的生产组装和性能试验一开始都是先在地面进行。但飞机和火箭发动机的最终工作环境却都在空中。随着飞机、导弹和火箭的飞行高度越来越高,速度越来越大,发动机在整个飞行包线内的进气温度,压力和空气流量等参数和地面环境相比都会有很大变化。在万米以上高度的高空飞行,空气变的稀薄,单位时间内的空气流量就相对降低。含氧量也大大不如地面环境。这些外界的变化对于发动机内部的特性和工作稳定性是有直接影响的。除了空气本身和氧气含量变的稀薄。高空同时温度低、压力低。低温低压下的点火和燃料燃烧就比地面困难的多,发动机推力和油耗率等指标,也会因为环境的不同发生变化。这些问题,都需要通过试验去模拟验证。但一款发动机正处于工程研制阶段,技术和设计都没有定型,若直接装配到飞行台,也就是试验飞机上去直接飞的安全性没有保证。而最好在地面上就可以模拟一下不同高度的工作状态,因此就需要高空台,在地面来模拟空中环境的变化时发动机的工作状态。若证明大部分包线下发动机可以正常工作。才会装到试飞飞机上进行实际飞行测试,这就是飞行台。而高空台实验阶段,几乎是所有发动机研制过程中都无法绕过的必经之路。
现代飞机研制都必须提前吹风洞。一开始都是整机外形先吹风洞。其实高空台就是发动机的专用试验“风洞”,其最早也是由飞机推进系统的试验风洞逐步发展而来的,早在1928年,美国就曾在兰利试验中心用老式的推进系统试验风洞对航空活塞发动机进行过吹风试验。1935年,英国皇家飞机公司研制出了世界上第一个专门用于推进系统研究的风洞,这个风洞是亚音速的低速风洞,而且是开式的,不是密封的。直径7.3米,为英国二战时期各种作战飞机发动机研制提供了宝贵的试验数据,被看做高空台的前身,。
高空台为何被称为烧钱怪兽呢?这是因为他一旦开动起来,就功率极大,极其耗电,而且要消耗大量的水。他有多么耗电耗水呢?两句话就能话明白:一旦开动,就和一个300万左右人口的大城市在夏季高温空调全开或者冬季最冷时节暖气全开时的用电功率消耗相当!

而一但开动时的耗水量,则相当于一个500万人口城市的当天总用水量。而且高空台所消耗的还不是自来水,而是经过高度净化的纯净水,需要专门在附近找一座山,然后在山顶上修一个容量高达100万立方米的水库,再修个净水厂为他做供水水源。
某方刚刚建成的可以试验25吨推力以下级别的高空台,不常开动的情况下,现在一年就能消耗掉一艘056A;3年就能消耗掉一艘054A的造价,不是大国真养不起。若是按照美国的试验频率,恐怕这消耗就奔052D去了。高空台是如何海量烧钱的呢?
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