圖維持十五度的俯衝角度,抵消機頭不受控製向下栽的趨勢。
就在馬赫表指針逼近零點九八時。
的第一道致命流體力學陷阱,在發動機內部爆發了。
“天狼星”采用的軸流式壓氣機,其內部是一排排在軸上高速旋轉的金屬葉片。這些葉片本質上是一組在空氣中做圓周運動的微型機翼。
當飛機速度極高時,迎麵撲來的冷空氣以接近音速的絕對速度衝入進氣道。
但天狼星的進氣道設計,繼承了早期的圓筒直管結構。它沒有任何激波錐或者調節斜板來對超音速氣流進行預減速。
在亞音速飛行時,氣流在進氣道內自然擴張減速,壓力升高,平穩地喂入壓氣機。
但在馬赫數零點九八時,進氣道口形成了強烈的弓形激波。空氣在穿過激波後,速度分布變得極度不均勻,並攜帶著龐大的動壓,直接衝向第一級壓氣機葉片。
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超高速的氣流在進入壓氣機時,由於氣流的軸向速度遠大於葉片的旋轉線速度。這導致氣流方向與葉片旋轉麵形成的相對迎角,在瞬間發生了劇烈的偏轉,遠遠超過了葉片翼型的失速臨界角。就像飛機機翼在仰角過大時會失速一樣,壓氣機葉片背麵的氣流發生了災難性的分離。在壓氣機內部,氣流不再平穩地向後方的高壓區壓縮,而是在葉背處發生強烈的渦流和阻塞。這種失速的葉片會阻擋氣流,導致後續的葉片也接連失速,形成一個在壓氣機內部旋轉的失速團——旋轉失速。當失速麵積擴大到整個環形通道時。壓氣機後方的排氣壓力瞬間崩潰,低於了燃燒室內部的高壓。熱力學係統失去了平衡。原本應該向後噴出的高壓燃燒室高溫氣體,發生了猛烈的逆向倒流。高溫燃氣混合著未燃燒的煤油,從壓氣機葉片之間的縫隙中瘋狂反向擠出,最終從機頭進氣口狂暴地噴射出來。這被稱為壓氣機喘振。
“砰!砰砰!”
伴隨著幾聲如同大口徑火炮在機腹內開火的沉悶爆響。
“天狼星”的機身發生了劇烈的縱向軸向震動。這種震動頻率與機身的固有頻率發生了重疊。
在不到一秒鐘的時間裡,發動機的推力瞬間歸零。尾部排氣管噴出長長的橘紅色火舌,隨後冒出濃烈的黑煙。進氣口也噴出了高溫的蒸汽和火焰。
“發動機喘振!失去推力!”李偉在無線電中嘶喊,抗荷服的氣囊因為震動而劇烈充放氣。
他迅速收回油門節流閥,試圖切斷燃油供應,退出喘振狀態,並利用風車效應重啟發動機。
但在此時,零點九八馬赫的速度疊加在一萬米的高度,飛機承受的空氣動壓已經達到了機體結構的承受極限。
由於發動機失去推力,飛機在巨大的超音速氣流波阻下,發生了瞬間的強烈減速。
這種巨大的減速過載,將李偉死死地勒在安全帶上。
同時,減速過載帶來的巨大動能,全部轉移到了正在努力對抗低頭力矩的升降舵和後掠翼主梁上。
為了保持飛機的平衡,防止機頭徹底栽向地麵,李偉試圖撥動副翼進行橫滾,以利用偏航角來消耗這部分失控的低頭力矩。
他向左壓下駕駛杆。
在低速狀態下,左側副翼向上偏轉,右側副翼向下偏轉,增加右翼升力,飛機將順利向左滾轉。
但在接近音速的高動壓氣流中,後掠翼暴露出了它最危險的流體力學材料學缺陷。
當李偉向左壓杆,右側機翼後緣的副翼向下偏轉,試圖增加這一側機翼的彎度和升力。巨大的空氣動壓打在向下偏轉的副翼上,並沒有像預想中那樣抬高機翼。相反,空氣產生了一個向上的龐大扭轉力矩。這股扭轉力直接作用在柔韌的鋁鋰合金後掠翼主梁上。後掠翼的結構特性導致其抗扭剛度較差。在扭轉力矩的作用下,整個右側機翼的前緣被迫向下嚴重扭曲變形。機翼前緣向下扭轉,導致整個右側機翼的迎角急劇減小。機翼扭曲所損失的升力,遠遠超過了副翼偏轉所增加的微小升力。結果是災難性的相反。
李偉向左壓杆,試圖向左滾轉。
飛機卻在右側機翼扭曲喪失升力的反作用力下,猛烈地向右方發生了不可控的翻滾。
這在航空術語中被稱為副翼反效。
在塔台的雷達屏幕上,代表著天狼星的光斑突然出現了劇烈的高度掉落和軌跡折線。
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