第七十二章 航發總體設計(上)

梅塞施密特肅然起敬道:“這真是太好了我想m40運輸機和m20運輸機如果能用讓這種渦輪螺旋槳發動機,性能一定可以提高一大截呀噴氣發動機研製,是一項非常龐大而又複雜的工程,要研製出一臺可用的噴氣發動機,絕非易事沒有個十年八年是不可能完成的事吧”

菲利普用堅毅的目光看着衆人道:“梅塞施密特先生說得非常對,不過大家也不必灰心航空渦輪發動機研製是很困難,但是隻要我們大家一齊努力,一定可以製造出我們的航空渦輪發動機我想好了,我們就研製一種推力在1500公斤左右的無加力噴氣發動機,發動機自重要控制在七百公斤以下同時,發展出同型號的渦輪螺旋槳發動機,功率大約可以達到2000馬力左右,m40運輸機採用2臺渦輪螺旋槳發動機,就可以替代4臺bmw715馬力的活塞發動機,功率甚至更大。”

比利驚訝地道:“啊,這樣一來,m40運輸機性能又有提升”

菲利普點點頭,接道:“對噴氣發動機的工作過程是一個不停吸氣-壓縮-燃燒-膨脹-噴氣的循環。發動機各部件、流道各截面的壓力、溫度、流量等參數需要大量的試驗計算,噴氣發動機的整體方案設計,就是從循環參數選取這一極端重要又極端糾結的工程開始的。對於這些參數的選取,也是很有講究的,我想它完全可以比喻成鋼絲上找平衡”

梅塞施密特一聽,感慨道:“是啊設計師有時候都過於理想,但是又不得不屈從於現實,要在各種性能中作出一定的取捨菲利普,你趕快搞一個研製方案出來吧有了方案,我們就好迅速投入研製我也想盡快實現噴氣發動機的量產。”

看着衆人一臉期待的表情,菲利普道:“好說到航空發動機的設計,好比丈母孃擇婿這噴氣動機要想和心目中的飛機搭夥過日子,首先就得讓飛機用戶或是飛機制造商這個丈母孃挑中吧”

菲利普停下來看了看在場的不少年輕人,呵呵笑道:“這丈母孃挑女婿,有幾點要求,力氣大、吃得少、不要動不動就撂挑子,最好全年無休,有病不去醫院吃個藥片就能好,同時還要足夠沉穩內斂、講究衛生。放到這飛機用戶和製造商大媽這兒,就是要求高推力、省油、可靠性高、維修簡便而且成本低、適用性好、燃燒效率高所以要讓丈母孃選中,還真不是件容易的事兒”

衆人聽得忍俊不禁,一個個都捂住肚子笑了起來

菲利普正色道:“其實在相親之前,親友團就已經得到了丈母孃更具體的要求,那就是:可以現在沒有多大的事業,但應該有能力吧,生活上不能太大手大腳,要會過日子啊,還有,不能太矮也不能太高,更不能是個大胖子吧。另外,身體一定要健康,一口氣上五樓不能大喘氣碰見個工作上生活上的溝溝坎坎,不能輕易喪失信心諸如此類。也就是對發動機有幾條要求:推力、耗油率、尺寸、重量、不喘振、惡劣條件不熄火。條件清楚了,大家趕緊記下來,名叫女婿應徵寶典,啊不,是研製總要求小夥子,玩命奮鬥吧”

比利笑得都快喘不過氣來了,捂着肚子道:“菲利普先生,您真是太幽默了。那您再用比較容易懂的方式說說這個噴氣發動機的設計吧,我們也好學習學習”

菲利普哈哈大笑道:“好,那我先從噴氣發動機的流體力學說起。說到能力,到底噴氣發動機爲什麼能這麼猛啊。這裡我們必須從氣體的狀態方程說起,這個神奇的方程就是pvrt。掌握了氣體狀態方程這個大殺器,空氣分子們還不是被我們任意捏圓搓扁,乖乖接受奴役。事情是這樣的,在我們周圍的空氣裡面,住着無數調皮的空氣分子。根據脾氣秉性的不同,又分爲氮氣分子、氧氣分子、水分子等各種類型。這些分子就像被一杆子打散的桌球,時時刻刻處於不停的運動和相互碰撞中。當它們前進的方向上有東西擋路時,就狠狠地撞上去。遇上其它空氣分子還好,大不了大家都改個方向繼續往前跑。若遇到列隊迎敵的固體分子們,那就是一個被立刻反射回來的下場。當然,此時銅牆鐵壁的固體分子也被狠狠地撞了一下腰。”

衆人都聽得大樂,連一向不苟言笑的梅塞施密特也忍不住笑得上仰下合。

菲利普又接着道:“分子們個體太小,碰撞一下的力量當然也是不值一提的。但架不住數量太多,每時每刻都有數以億億億計的分子撞上來。所以宏觀來看,空氣中的任何物體都會持續受到一個壓力的作用,即氣壓p。說起這個名稱,那還真有個原因,發動機內部各個部件的表面積和各流道截面的面積一般是固定不變的,如果每次計算壓力都用壓強乘以面積那也太傻了,所以直接扔掉面積不管,壓力就是壓強了”

比利笑道:“對啊那壓力大小和氣體體積應該是成反比的關係吧”

菲利普微笑着道:“比利說得不錯。顯然,這個壓力的大小與單位時間內撞上來的分子個數成正比。同樣數量的空氣分子被塞到大小不同的箱子中,它們對箱壁的壓力也會不同。箱子越大,分子們越稀疏,撞到同一塊地方的分子就越少,壓力也就越小。具體說來就是,壓力p與氣體體積v是成反比的。只要溫度不變,那麼體積增加一倍時,壓力必然減小一半,二者的乘積卻總也不變。”

比利又若有所悟地道:“那麼噴氣發動機裡面,應該與活塞發動機相似,氣體壓力還與溫度成正比關係吧”

菲利普用讚賞的目光看着比利道:“同樣的,分子們越活躍,速度越大,撞擊的力度自然也越大。可是,空氣分子體重有高有低,撞來撞去的速度也大不一樣,怎麼就知道這一團氣體就比那一團活躍呢這叫平均動能。只要氣體分子的平均動能變大,我們就可以認爲平均來說撞擊力更強了。壓力是大量微觀分子作用力的宏觀表現,所以平均值完全夠用了,沒必要知道某個分子的具體情況。由於單個分子的質量實在是太小了,導致平均動能的數值也很小,使用起來還是不那麼方便。於是大家又發明了一個量來代表平均動能,那就是溫度t。簡單地說,溫度就是物體冷熱程度的表徵。當溫度升高時,分子們的撞擊力越大,氣體壓力也就越大。”

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