从军工心脏开始

    四人分工是很明确的，分成两组，陈东风和杨辉负责航模的发动机，唐昌宏和杨韦负责机体设计，陈东风是发起人也是小组长。他们的时间是比较充裕的，所以从大量查阅现役各个国家的战斗机开始，陈东风提出的要求很明确颜值要高。最终在fa-15，su-27和mirage 2000（幻影2000）之间，由于陈东风越看越举得mirage的无尾三角翼气动布局更加好看，就把这个航模的外形定了下来。

    到了这个时候，成绩已经出来了，辅导员统计好后就开始开最后一次班会了。陈东风由于高数下，线代和大物都是满分被黄恒大大的表扬了一些，而且高数是全校唯一一个满分惊动了校领导，反复找多人阅卷后才敢确认成绩，由此陈东风也在校长季文美老先生那挂上了号，当然也招致了一班理学院的人‘记恨’。

    黄恒说完成绩后，开始布置接下来的社会实践的任务，原则上社会实践是自愿参




第十二章预计不足 裹足不前
    第十二章预计不足裹足不前

    黄恒看到了陈东风他们的这份社会实践计划书的时候，距离陈东风拒绝黄老已经过去了三天了。他一边翻看着陈东风的计划书——《暑期航空模型模拟设计实践》，一边又不时的瞟几眼站在一旁的陈东风。

    由于陈东风计划书交的比较早，现在办公室就他一个学生。看着辅导员不时飘过来的小眼神，说不明道不清，搞的陈东风心里直犯嘀咕。

    黄恒是对他有些小怨念的，毕竟陈东风当着他的面，把院长的好心当成了驴肝肺，把院长和他搞的好一阵尴尬，没有一点意见是不可能的。

    黄恒看的比较仔细，连前面罗里吧嗦的目标意义也看的比较仔细。

    嗨，你别说，这小子笔杆子还蛮硬，写的天花乱坠，不仅回顾了华国历往的航模比赛中的光辉成绩，还提到了华国航空运动协会加入国际航空联合会以后需要继续开拓新的未来，让航空运动后继有人等等。然后又叙述了这次实践对他们的意义什么提前感知飞机设计流程，提前预习和巩固现学专业知识...足足写了有一页多。

    黄恒看的也是咋舌不已，暗道:“我信了你的邪，说的天花乱坠，搞不好是驴粪蛋子，表面光而已。”

    当他看到中间的实施步骤的时候，才略微提起了兴趣。他们选的是mirage2000，作为航模的拟真对象，这没什么问题，现在国际上比较经典的三代机中mirage 2000算是个新星，去年刚首飞而已。

    然后他们把工作分成两部分航模机体和航模发动机，这两大部分下面每个又列出了将近十个子任务。这就让黄恒刮目相看了，陈东风他们的计划看起来还是比较像那么回事的，当然能不能成功就两说了。

    主要是陈东风他们一没经验二没实验场地三没经费，想要得出比较可靠的数据基本上他黄恒是不怎么相信的，当然提前预习下专业课程也是值得鼓励的。

    所以黄恒也就勉励了陈东风下笑说:“计划书还是比较详细的，任务分配也很合理，我看里面的难点也不少，你们要做好吃苦的打算，这不是轻轻松松可以成功的，又什么需要帮忙的或者需要我协助的尽管来找我，当然我不参加具体工作，只能给你们说说需要看哪本书。”黄恒现在正在跟随黄老院长读研究生，本身水平还是很高的，他有这个实力说可以教教陈东风他们。

    “谢谢，黄老师，我们会努力的，有问题的话我们再来向你讨教。”说完陈东风举了个躬，离开办公室。黄恒看着意气风发离去的陈东风，暗暗寻思陈东风是明天还是后天会再来办公室

    陈东风回到宿舍，发现三人围着桌子做着，桌子上面摆了四个茶缸，怪模怪样的。三人看到他回来，喊他先做过来。

    唐昌宏清了清嗓子说:“今天技术书已经正式提交了，就表示我们的航模项目马上就要启动了，按照国际通行惯例，我们应该开个记者发布会或者誓师大会什么的，但是条件有限经费没有，只能以水带酒，来大家干了这缸子白开水，来预祝项目顺利了...”

    话没说完，四人一起哈哈大笑起来，然后一起举起了茶缸说:“干了。”说完，四人一饮而尽，一个最简陋的航模项目组成立了。

    陈东风提议由于在初期阶段只是理论设计，主要办公地点先定在图书馆的阅览室里，谈论的会议室在宿舍或者图书馆外面的走廊里。每天早上各自汇报工作进度，由杨韦记录。你别说陈东风从那个记忆里学习到的工程组织经验，应用在这上面还挺像模像样的。

    说干就干，四人开始了第一次会议。第一次会议主要讨论航模的基本性能和各自任务的分配。

    mirage2000全长14.36 m，翼展9.13 m，全高5.20



第十三章按时而来 聆听建议
    虽然陈东风四人下午的进度堪忧，甚至遭遇了信心危机，但是在杨辉的一阵插科打诨后，四人稍去颓唐，吃完饭后并没有窝在再宿舍唉声叹气，而是继续去了图书馆，按照自己所选定的专业课书籍，坚持了下去。

    第二天四人仿佛没有放假一样，依旧一大早起来，先去练习英语。这几天的英语角，清冷了很多，基本上就是十几个人依然在坚持。等他们背诵完英语，吃完早饭，四人也没有去图书馆了，拿着笔记本和笔就去了辅导员的办公室那里。虽然现在辅导员还没有上班，但是他们也已经不想再等下去了。

    一路无话，四人虽说信心犹在，干劲十足，依然由于对未知的不可预期性而避免不了忐忑不安。该怎么自学能不能自学明白明白后能不能应用到自己的航模设计中设计出来了能不能实用俗话说师傅领进门，修行在个人，他们现在专业课都还没上过，自己能修行的了吗这些问题一直萦绕在他们心头，在不断骚扰着四人。

    他们站在办公室旁的走道上，就这么沉默着，低着头看着脚下，仿佛犯了错误一样被老师罚站在外面似的。

    黄恒走近他们都没发现，直到陈东风看着两条腿停在他面前不继续走了，他才抬起头，看到是黄恒后，带着羞愧和激动忙不迭的对他说:“黄老师，你来了啊，我昨天没把你的话放在心上，然后就...就进行不下去了，所以想请你帮忙指点下。”

    “好吧，你们都跟我来吧。”黄恒欣慰的点点头。然后带着他们去了附近的一间小教室。

    “先说说情况吧，你们谁先来啊”

    四人互相看了下，陈东风先站了出来说明自己的情况。陈东风把自己先把昨天他们定的基本参数告诉了黄恒并写在了黑板上。又把自己对航模发动机的选择已经初步设定的参数一并写上。

    黄恒也看的不知道该怎么说了，到现在的华国自己的涡扇还没有能实现从设计研发到定型生产，倒是有引进米旗国的斯贝。难道他们准备研制华国第一台中推涡扇航发，即使这是航模的发动机。

    陈东风也没注意到黄恒的变化，继续说着他遇到的问题。核心问题就是燃烧室的设计，有燃烧室空间大小和燃烧的关系，也有燃烧后出口温度和涡轮转速的计算。再有就是压气机和涡轮风扇的级数的选择和单转子还是多转子的机械结构问题。

    问题不多，但是回答起来就是长篇大论了。黄恒仔细思考了下理了下思路，先介绍了下燃烧室是由压气机流出的一部分气体和燃料混合进行燃烧，为整个发动机提供推力和能量。燃烧的越是完全，流阻越是小发动机的性能就越好，当然寿命、强度、维修性也是考虑的重要因素。至于你提到的热值计算以及产生的推力计算，那就涉及到燃烧学、流体力学、工程热力学、传热学、航空发动机结构动力学、航空发动机控制系统等等，这些课程几乎贯穿了大学的整个过程。

    陈东风听的吓了一个趔趄，反复问着自己能完成吗

    “但是...”听到这声‘但是’，陈东风才感觉自己站稳了...

    &



第十四章 疯狂模式 鲸吞虎噬
    209的四人学习小队，从黄恒那里出来后，没有立即扎到图书馆中借书看书，而是先在宿舍里面开启了小组讨论会。

    按照四人不同的任务，陈东风是负责航模发动机的核心机，杨辉负责除核心机外的发动机系统，唐昌宏负责外形结构设计及其力学计算，杨韦负责飞行控制系统和遥控系统。当然任务不是绝对限定死的，会根据状态进行动态调整，陈东风这个小组长负责定时的跟踪进度和任务的再分配。

    虽然他们四人有两个专业方向，但是有不少专业课程是重复的，而且为了就大效率的利用时间，他们要合理安排每个人看书的进度和看的科目。这是为了一个人看懂了之后，可以先其他要看此书的人进行预先交流，让下一个人看的更加流畅，理解更加深刻。

    不仅仅他们不同科目的交叉，同一个小组内看书的次序也是有讲究的。例如陈东风肯定要先看《流体力学基础》《气体动力学基础》《航空发动机原理》《发动机结构与强度》《叶轮机械原理》《燃烧学》《热传学》，不然他设计不出来核心机的压气机，燃烧室和涡轮叶片的结构，当然更给不出核心机的理论模型。

    这个时候的杨辉就需要在自己学习《航空发动机控制系统》《航空发动机结构动力学》《航空发动机故障诊断》等课程的时候，利用空闲时间把这些课程中的知识点传授给陈东风。

    航发不是一个个割裂的积木搭建而成的，它作为整个发动机的‘心脏’，说怎么重要都不为过。而核心机作为航发的核心那是‘心脏’的‘心脏’，它的设计必须要涉及到方方面面，不仅要于发动机控制系统配合，还要和航模本身配合。

    这就是说陈东风核心机的成败，基本决定了整个项目的成功与否。为此209学习小组，暂停了早晨的英语晨读，把所有的时间都用在了设计之前的专业知识学习上。

    其疯狂程度，比期末考试前的复习可是更甚数倍。早上六点起床，然后六点半就开始看书，再接着八点半到图书馆继续看，十二点出来吃饭，十二点到下午一点是他们交流时间，一点以后再接着去图书馆，下午六点出来吃晚饭，六点到七点是第二次交流时间，晚上七点到十点继续看书，闭馆再出来后回宿舍洗漱后继续第三次交流，十二点前睡觉。

    这个模式就是在七八十年代的大学，也很难做到，基本上209学习小组，做到了。人都是在有奔头的时候，能把潜力发挥到最大。

    因为每次闭馆前都要‘赶走’他们，连图书馆的老师，都已经和他们很熟悉了。图书馆的老师有时候也看不得他们苦行僧的作风，还劝他们身体要紧，身体是革命的本钱。四人只是善意的点头，然后继续不为所动。

    陈东风先从《流体力学基础》开始，本质上航发就是吸入空气，然后油气混合，最后点燃后排出。利用吸入和派出的其他压强差产生动力，因此必须要理解其他在航发里的运动，要知道各个构件会对空气做的功，也要知道空气反对构件施加的力。

    通过流体力学的学习，陈东风要掌握流体连续性和易变性的物理特性，其中一是流体的粘滞性及其牛



第十五章 核心机 结构选择
    陈东风在这么短的时间内看了七八本书，如果是在雷劈以前是万万做不到的，即使他现在的自学只是囫囵吞枣。但他的脑域开发程度受到了意识融合后的二次开发，扩大了将近一倍。他对数字的敏感程度、新技术的理解能力达到了一个前所未有的高度，基本上自学和上课一个效果的程度。

    现在他由于时间太紧，自学这些课程理解上还有点浅薄，因为他没有把里面的公式都自己推导一次，只是先拿来用而已，但如果给他点时间温习几遍后，那他的掌握程度不亚于跟老师学习。

    就这样，陈东风自学了将近一个月的时间，带着他那些掌握的不是很通透的专业知识开始了航模核心机的设计。

    陈东风首先从贯穿发动机的轴来开始考虑，就是所谓的单转子、双转子和三转子航空发动机，这三种是各有优缺点的。

    单转子的航发是把压气机和涡轮固定在同一个主轴上。在压气机和涡轮的中间是燃烧室，又称火焰筒。高温高压的燃气推动涡轮以上万转的转速旋转，同时带动压气机也以这个速度旋转，压缩空气。单转子（单轴）发动机结构简单，但压缩效率有限，而且耗油率高。

    双转子航发是人们把压气机分成了两部分，即低压压气机和高压压气机；同时，把涡轮也分成了两部分:即高压涡轮和低压涡轮。高压涡轮和高压压气机用一根空心轴连起来，低压涡轮和低压压气机用一根细点儿的轴连在一起，穿在空心轴里面。这样做的结果就是高压压气机和低压压气机可以用不同的转速旋转，工作效率大为提高。

    三转子航的诞生是因为涡扇发动机在压气机前面又多了一级风扇。它同压气机、涡轮一样是高速旋转的叶片。那么它应该与谁同轴同速呢一般来讲，风扇与低压压气机同轴同速，也就是采用双轴体制。然而这又产生了一个效率不高的问题。所以干脆把风扇轴也独立出来，同另一组低压涡轮连起来，于是三转子（或三轴）发动机就诞生了。三轴提高了效率，发动机推力大增，燃油消耗也节约了不少。但带来一个大问题，三根轴，一根套一根，在高速旋转时如何能保证强度。

    要选择好轴的问题，必须要兼顾技术难度和核心机的效能。陈东风开始是想要直接上双转子的，因为现在的航发主流都是双转子及以上。但杨辉和他在讨论的时候就说了，我们的航模不仅是设计的要体现出现在的航发潮流，也要兼顾实用性可实现性，复杂的结构会不仅会让我们的理论计算变得复杂，也会让我们最后实物变得异常困难，毕竟加工的难度我们也不好解决。陈东风想想有道理，考虑再三选择了单转子。

    轴确定好了，接下来陈东风要开始设计轴上面的压气机和涡轮叶片的级数和转速。压气机又分为离心式压气机和轴流式压气机 。

    离心式压气机由导风轮、叶轮、扩压器等组成。空气由进气道进入压气机、经过压气机与叶轮一起旋转的导风轮的导引进入叶轮。在高速旋转叶轮作用下，空气由叶轮中心被离心力甩向叶轮外缘，压力也逐渐提高，由叶轮流出的空气进入扩压器后速度降低，压力再次提高，最后由出气管流出压气机。

    离心式压气机的空气流量为数公斤至数十公斤每秒。亚音速离心式压气机的增压比约为4.5，超音速离心式压气机可达8～10，效率约为0.78。

    轴流式压气机是因为空气在轴流式压气机中主要沿轴向流动。它由转子和静子两部分组成。由一排转子叶片和一排静子叶片组成一级，单级的增压比很小，为了获得较高的增压比，一般都采用如图所示的多级结构。空气



第十六章 核心机 理论计算
    结构的选择只是核心机设计的第一步，陈东风要根据他们开始设定的航模发动机的基本参数来把这些结构的数学模型给搭建出来。这样他才能彻底了解设计的核心机的理论参数和实际的要求是否一致。而且理论模型的建立，也是可以大大的减轻日后核心机试车的时候的调试工作。虽然他们的航模能不能从图纸上变成实物还不一定，但梦想总要有的，万一实现了呢

    陈东风由于大脑开发过度，对各条公式定理的掌握也比较熟悉，他的数学模型虽然不会有很大的开创性，但是他的数学模型有着较高的置信度。

    陈东风首先考虑到压气机是离心式压气机，这种压气机一级的增压比就可以达到5:1，再考虑到航模的速度，就可以得到气体的流量。如果选择汽油作为燃料那油气比理想情况下要达到14:1，就可以粗略的计算出燃烧室的总体积。再由热力学的知识把燃烧后气体的焓转变为动能，就可以得出喷管处的推力了。基本过程就是这样，但是其中有很多衰减的因素、效率、损失等需要考虑。

    陈东风主要的计算难点在燃烧室气动热力性能数值分析上。这首先需要建立基本守恒方程组从流体力学、热力学、传热传质学和燃烧学等基本原理出发，建立质量、动量、能量和组分等守恒方程。

    再就是要方程确定定解条件，定解条件包括初始条件和边界条件。边界条件是指燃烧室进出口，轴线（或对称面），壁面，自由表面处条件。对于非定常流还要给定初始条件。

    还要为燃烧室的选择物理模型。湍流两相燃烧的基本方程组中有许多项是未知的，因此方程组是不封闭的。为了使方程组封闭必须构造或选择相应的物理模型即湍流两相燃烧模型。

    最后是为建立离散化方程。湍流两相燃烧流动的基本方程具有数目多，相互耦合和非线性的特点，这就决定了在一般情况下只能用数值方法求解。偏微分方程组的离散化是使用计算机求解的前提。目前有许多离散化方法，如有限差分法等；有中心差分、高阶差分等格式。

    陈东风选择的是有限差分法，而对于湍流两相燃烧，常用的是有限差分中的控制容积法，一阶或高阶迎风差分格式和隐式方案。求解区域离散化，又称计算网格的剖分是微分方程离散的基础。网格划分关系到离散方程的形式、收敛性、经济性及准确性。对于简单几何形状可采用直角坐标系或圆柱坐标系。对于复杂几何形状需要采用曲线坐标系。对于单项流动的离散化方程组，陈东风采用的是一种进积分算法，用于求解抛物型问题（如边界层、射流、管流等）。