十二號支管入口的二十三赫茲波動,不在任何一根管的機械固有頻率上。
試驗檯尚未供燃料,只用高溫空氣加熱機匣。燃料系統裡流動的是冷態標定液,壓力波卻在總管和十二號支管之間來回出現,說明問題不是火焰,而是流體分配本身。
二十四隻新卡箍改變了支管的邊界條件。支管不再橫向晃動後,原先被管壁彈性吸收的一部分壓力擾動回到了總管。總管像一圈封閉水道,泵送脈動沿兩個方向傳播,在十二號附近碰到後疊成新峰。
林浩把總管兩端的動態壓力感測器資料調到一起。二十三赫茲波從供油分配器出發,順時針傳播到十二號用時十七毫秒,逆時針用時二十六毫秒。兩路不是同時到達,卻剛好相差接近半個週期。
“半個週期不是應該互相抵消嗎?”陳大川問。
顧南星剛從天線專案組過來協助動態分析,指著壓力波的正負號:“傳播到噴嘴支路後發生了一次反射,符號翻轉。原本相反的兩路,反而在這裡同向疊加。”
總管幾何尺寸沒有變化,為什麼舊卡箍時沒暴露?
周野讓他們把一隻舊卡箍裝到獨立支管模型上。壓力脈衝到達時,舊卡箍裡的零點零四毫米橫向間隙讓支管產生微小擺動,相當於給流體系統開了一個很差卻確實存在的緩衝器。新卡箍消除機械間隙,也順手拿走了這層偶然阻尼。
“以前漏風的窗戶換嚴了,屋裡開始有回聲。”梁師傅說。
不能為了消除流體波動把機械間隙重新放回來。新卡箍必須保持無隙定位,壓力脈衝則要在燃料通道內被削弱。
為排除感測器導管自身共振,周野讓兩隻不同原理的壓力探頭同時測十二號入口,一隻直接貼壁,一隻透過極短引壓孔取樣。兩路都在二十三赫茲出現同相峰,關閉迴圈泵後又同時消失。故障來自真實流體,不是儀表把自己的喘息畫到了螢幕上。
他們又把泵速上下改變百分之五。波動頻率隨流速移動,卻在接近二十三赫茲時突然放大,證明總管傳播時間與支路反射共同形成了選擇性共鳴。這一步把改造目標從“降低所有脈動”縮小為“打散整齊相位”。
現成方案是在總管加蓄能器,用可壓縮氣體吸收壓力波。但燃機燃料系統溫度高、響應快,額外氣腔會帶來洩漏風險,也可能讓啟停時的燃料殘留增加。
周野把目光放到每根支管入口的節流孔板。二十四塊孔板負責均勻分配平均流量,孔徑完全相同。對穩態而言,這很公平;對動態波而言,二十四條相同支路正好組成規則的聲學陣列,更容易在某個頻率共同響應。
“平均流量必須一樣,動態阻抗不必一樣。”周野說。
他們設計三種外形不同、有效面積相同的孔板。圓孔、雙月牙孔和四瓣孔在穩定流量下壓降一致,面對快速壓力波時,邊界層建立速度和渦流耗散卻不同。按六組交錯安裝,可以打散總管裡整齊傳播的壓力波。
第一輪氮氣試驗,二十三赫茲峰下降百分之四十,三十一赫茲卻升高。原因是四瓣孔的尖角產生了過強渦脫落。
第二輪把尖角改成圓弧,三十一赫茲峰消失,但三種孔板的平均流量偏差達到百分之一點二,超過燃燒器分配上限。
梁師傅沒有擴大整體孔徑,而是修正孔板入口倒角。倒角只改變收縮係數,不破壞動態外形。經過兩輪修配,二十四路穩態流量偏差壓回百分之零點六。
再次升到百分之八十空氣流量,總管二十三赫茲峰下降到原來的五分之一。十二號入口壓力波不再放大,二十四路支管的動態響應被分散在多個低幅頻率上。
沈崢同意進入點火試驗。
燃料閥依次開啟,二十四團火焰在環形燃燒室內連成穩定火環。負荷從百分之四十升到百分之六十,壓力平穩;升到百分之七十五,十七號原來的二十八赫茲峰沒有出現。
百分之八十,所有支管振動都在限值以下。
陳大川剛要說“穩了”,周野抬手製止。上次故障就是從百分之八十開始,他們至少要越過百分之九十才能判斷。
負荷繼續上升。
百分之八十五,燃燒室出口溫度分佈正常。
百分之九十,十七號安靜,十二號也沒有低頻喘息。
到百分之九十二時,二十一號火焰探測器忽然出現連續三次亮度下降。壓力曲線沒有越限,平均燃料流量也沒變,可二十一號火焰根部正在週期性抬離噴嘴。
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