军阀李枭从1916开始 第376章 喷气时代

第376章喷气时代(第1/2页)

随着汉冶萍高炉的重新点火，以及西北票在长江中游经济带建立起的信用霸权，大西北的战争机器在物资层面进入了一种前所未有的宽裕状态。通过降维的商品倾销和暴力的汇率剪刀差，南方的铜矿、钨砂、天然橡胶和优质生丝，正沿着水陆交通网源源不断地汇入黄土高原的战略储备库。

当基础工业的产能溢出，生存的物理焦虑被彻底抹平后，大西北的最高决策层将庞大的资源流向了一个更具前瞻性的领域：跨越当前时代的物理天花板。

西北航空发动机研究所。

这里的建筑风格与城内那些粗犷的重型机械厂截然不同。厂区内绿树成荫，主实验楼是一栋线条硬朗的包豪斯风格建筑。在这里工作的，是大西北在过去十年间，通过重金招募、沿海工业大撤退以及海外抢运等各种渠道积攒下来的顶尖空气动力学、热力学和材料学专家。

大西北的西北隼式战斗机凭借着一千三百匹马力的V12液冷发动机和一百号高辛烷值航空汽油，在远东的天空中建立了绝对的统治力。

但在物理学的严苛定律面前，这种统治力正在触及一条无法逾越的红线。

这天清晨，研究所的大型风洞实验室里，正在进行一项关于螺旋桨桨尖气动特性的测试。

主风扇的电机发出低沉的咆哮，将风洞测试段的风速推高到了每小时七百公里。

玻璃观察窗后，研究所的总工程师沈兆轩盯着测力天平传回的数据，眉头紧紧地锁在一起。

在高速气流的吹拂下，安装在测试台上的那具金属螺旋桨模型，其桨尖部位的空气开始发生剧烈的压缩。利用纹影仪成像技术，可以清晰地看到桨尖周围出现了一道道肉眼可见的致密气流条纹——那是激波。

“切断电源。测试结束。”沈兆轩叹了口气，在记录本上写下一组数据。

几名研究员停下手中的设备，围拢过来。

“沈总工，阻力数据曲线又出现了垂直拉升。”一名年轻的气动工程师指着图表上的折线，“当飞行速度接近每小时七百五十公里时，螺旋桨桨尖的线速度已经突破了音速。空气在桨尖被剧烈压缩，形成了激波阻力。在这个物理临界点之后，我们每增加一百匹马力的发动机输出，转化为实际推力的效率不到百分之十。百分之九十的能量，都消耗在对抗空气压缩产生的阻力上了。”

沈兆轩点了点头。这是一个客观存在的流体力学墙壁。

“活塞式发动机加上螺旋桨的组合，其热力学和空气动力学潜力已经被我们压榨到了极限。”沈兆轩看着窗外停机坪上那架流线型的战斗机，“我们可以继续增加汽缸数量，可以把发动机做到两千匹马力甚至三千匹。但那会让飞机的机头变得无比沉重，而螺旋桨的激波阻力问题依然无法解决。八百公里，就是螺旋桨飞机的物理绝境。”

要打破这堵墙，就必须彻底抛弃螺旋桨，寻找一种全新的推进方式。

在主实验楼最深处的档案室里，一直封存着一份理论手稿。那是在大萧条时期，大西北的情报人员从欧洲获取的关于“燃气轮机反作用力推进”的理论。

其物理原理非常纯粹：牛顿第三定律。

利用压气机将空气吸入并压缩，在燃烧室中与燃料混合点燃。产生的高温高压燃气向后喷射。燃气向后喷射的动量，会产生一个大小相等、方向相反的反作用力，直接推动飞行器前进。

这种发动机不需要螺旋桨去搅动空气，它越在高速和高空稀薄空气中，效率就越高。

理论在黑板上是完美的，但在工程实现上，它却是一座令人绝望的地狱。

喷气式发动机的核心，是位于燃烧室后方的涡轮。这组金属叶片必须在高达一千摄氏度的高温燃气中，以每分钟上万转的恐怖速度旋转，从而带动前方的压气机吸入空气。

一千度的高温，加上几万个G的离心力拉扯。普通的合金钢在这个物理环境下，会像黄油一样发生高温蠕变，拉长变形，最终擦到发动机外壳，导致整个转子瞬间粉碎爆炸。

在过去，大西北被死死卡在这道材料学的门槛外。

但现在，随着与苏联进行的置换，以及与美国的战略物资交易，大西北获得了破局的物理钥匙。

内蒙古高原的包头特种冶金基地。

这里远离城市的喧嚣，几座巨大的真空电弧炉矗立在厂房内，周围布置着粗大的惰性气体输送管道。

从苏联西伯利亚冻土深处挖掘出来的金红石，在这里正经历着一场暴烈的化学还原。

传统的碳还原法无法冶炼钛，因为钛在高温下会与碳反应生成坚硬且脆弱的碳化钛。

包头冶金厂采用了苏联提供的早期克罗尔法工艺数据，并利用西北强大的电力系统进行了放大。

在密闭的反应釜中，二氧化钛首先与氯气和碳粉在高温下反应，生成四氯化钛液体。这种液体具有强烈的腐蚀性和毒性。

随后，四氯化钛被泵入一个充满高纯度氩气的巨大不锈钢还原炉中。炉内预先加入了熔融状态的金属镁。

在氩气的保护下，没有任何氧气和氮气参与干扰。八百摄氏度的高温下，金属镁强行夺走了四氯化钛中的氯原子，生成了氯化镁，而置换出来的，就是呈现海绵状的纯钛。

“排空氯化镁溶液。开启真空泵。准备进行真空自耗电弧重熔。”

冶金车间主任通过内部电话下达指令。

海绵钛被压制成巨大的电极棒，悬挂在真空炉的顶部。

随着强电流的接通，电极棒底部与水冷铜结晶器之间产生了耀眼的电弧。电弧的温度高达几千度，将海绵钛瞬间熔化。在真空环境下，钛金属内部残留的氢气、氧气等挥发性杂质被彻底抽走。

熔融的纯净钛液滴入底部的结晶器，在冷却水的物理作用下迅速凝固，形成了一根结构致密、散发着银灰色光泽的钛金属铸锭。

这种金属的密度只有钢的百分之六十，但屈服强度却毫不逊色。它将成为喷气发动机前方压气机叶片的完美材料，大幅度减轻转子的重量，从而降低整体的离心力负荷。

而解决燃烧室后方那一千度高温涡轮叶片的关键，则来自于美国的镍和西北自有的精密铸造工艺。

西京特种材料成型车间。

这里没有普通铸造厂那种漫天飞舞的型砂和震耳欲聋的震击机噪音。车间内部铺设着防静电地板，空气经过多级过滤，工人们穿着白色的无尘服。

为了制造出能够承受高温和高应力的涡轮叶片，工程师们彻底摒弃了传统的砂型铸造和机械切削。机械切削会切断金属内部的晶粒流线，而普通的铸造会产生大量的内部气孔。

他们采用的是真空熔模精密铸造技术。

操作台上，几名女工正在用高精度的金属模具，压制出一个个与涡轮叶片形状完全一致的石蜡模型。

这些蜡模被固定在一个蜡制的中心浇注系统上，形成一棵如同树枝般的“蜡树”。

随后，蜡树被浸入含有锆英粉和硅溶胶的耐火泥浆中，取出后撒上极其细致的耐火砂。这个过程反复进行几十次，直到在蜡树表面形成一层厚达十几毫米、坚硬无比的陶瓷外壳。

“放入蒸汽脱蜡釜。升温至一百五十度。”

在高压蒸汽的物理作用下，内部的石蜡融化流出，留下了一个内部空间与涡轮叶片分毫不差的空心陶瓷型壳。

型壳被送入一千度的高温焙烧炉中，烧去了所有残留的水分和有机物，陶瓷的晶体结构变得致密而坚固。

最关键的浇铸环节，在一个封闭的真空感应熔炼炉内进行。

坩埚中，是以镍为基体，加入了铬、钼、铝、钛等多种元素的高温合金。在真空环境下，中频感应线圈产生强大的交变磁场。磁场在合金内部产生涡流，涡流的电阻热将合金加热至一千五某度的熔融状态。

真空杜绝了合金中活泼元素与空气中氧气和氮气的反应，保证了金属的绝对纯净。

机械臂将炽热的陶瓷型壳移入真空室的底部。坩埚倾斜，金灿灿的合金钢水注入陶瓷型壳中。

在冷却过程中，工程师们采用了一种违背常理的定向凝固技术。通过控制加热器的缓慢移动，让合金液从底部向顶部单向结晶，消除了横向的晶界，形成柱状晶。这在物理层面上消除了高温合金在离心力拉扯下最容易发生断裂的横向薄弱环节。

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当陶瓷外壳被高压水枪打碎后，一片片呈现出完美流线型曲面、不需要任何机械加工就达到了微米级尺寸精度的镍基高温合金涡轮叶片，展现出了冷硬的工业美感。

八月初，西北航空发动机研究所的总装车间。

一台与活塞式发动机外观截然不同的金属机器，被安放在沉重的装配台架上。

它没有巨大的散热水箱，也没有错综复杂的排气管和气缸。它看起来就像是一个两头开口的、长达两米多的流线型金属圆筒。

这是大西北自主研发的第一台轴流式涡轮喷气发动机原理样机——先锋一号。

这几天，研究所里弥漫着一种紧张而压抑的期待。

齐飞作为首席试飞员，受邀来到了装配现场。

齐飞穿着一身飞行服，围着这台金属圆筒转了两圈。他习惯了西北鹰战斗机那台庞大而充满机械暴力美感的V12液冷发动机，面对这个没有螺旋桨的光滑圆筒，他的直觉产生了一丝困惑。

“沈总工，这玩意儿……连个扇叶都没有，怎么把飞机拉上天？”齐飞指着发动机前端黑洞洞的进气道问道。

沈兆轩手里拿着一张蓝图，走到发动机旁。

“齐大队长，它不是拉着飞机飞，而是推着飞机飞。”

沈兆轩指着圆筒的前段。

“里面是一级一级的压气机叶片。由钛合金制造。它们像无数个小风扇，将空气吸入并一层层地压缩。当空气到达中段的燃烧室时，压力已经被提高了数倍，温度也随之上升。”

他顺着发动机的外壳向后移动手指。

“在这里，高压燃油泵将航空煤油喷入燃烧室。注意，是煤油，不是你们用的那种高辛烷值汽油。煤油的热值更高，且不易发生提前爆震。电火花点燃混合气体。燃烧产生的能量在有限的空间内膨胀，形成高温高压的燃气。”

沈兆轩的手指最终停在圆筒的尾部。

“这些燃气在向后喷射的途中，会冲击后方的那级镍基合金涡轮。涡轮吸收了一部分能量，通过这根贯穿首尾的中心主轴，带动前方的压气机继续吸气。而剩下的、绝大部分的高速燃气，将通过尾喷管以超过音速的速度喷射出去。”

“根据动量守恒定律。”沈兆轩看着齐飞，“燃气向后喷射的动量，将产生一股巨大的向前反推力。只要燃料不间断，这股推力就会持续存在。理论上，只要机身结构承受得住，它的速度没有上限。”

齐飞听着这种完全不同于内燃机活塞做功的物理逻辑，眼中闪过一丝震撼。

“没有往复运动的活塞，没有复杂的凸轮轴。只有纯粹的旋转和向后的喷射。”齐飞喃喃自语，“这简直就是为速度而生的怪物。”

八月十五日。

西京市郊外的一处废弃采石场。

这里被改建成了最高密级的喷气发动机试车台。

试车台的主体是一座厚度达到两米的钢筋混凝土碉堡。碉堡内部安装着沉重的铸铁台架，台架下方连接着高精度的拉力传感器，用于将发动机的推力转化为电信号显示在仪表上。

在台架的后方，挖掘了一条深达十米、长达五十米的排气导流壕沟，沟底铺设了耐高温的耐火砖，并安装了高压水喷淋降温系统。

先锋一号发动机被几条粗大的钢带死死地捆扎在测试台架上。燃油管线、润滑油管线、以及密密麻麻的热电偶温度传感器电缆，如同血管一般连接着这台金属巨兽。

距离试车台五十米外，是全封闭的防爆控制室。

控制室正面安装着两层厚达三十毫米的防弹玻璃，中间夹着减震胶层。

沈兆轩和十几名核心工程师站在控制室内。所有人都戴上了厚重的工业隔音耳罩。

“准备点火试车。”沈兆轩的指令通过麦克风传达到各个操作岗。

“燃油管路压力正常。煤油加注完毕。”

“遥测系统供电正常。推力传感器归零。”

沈兆轩深吸了一口气，按下了操作台上的红色启动按钮。

试车台内。一台大功率的电动机通过传动轴，强行带动先锋一号的中心主轴开始旋转。

低沉的摩擦声和空气被吸入的“呼呼”声通过收音麦克风传回控制室。

主轴转速逐渐提升，达到每分钟两千转。这被称为冷转阶段。

“供油阀门开启。点火器通电。”

控制面板上的几个指示灯同时跳转为绿色。

在发动机内部环形的燃烧室中。高压雾化的煤油被喷射入高速流动的压缩空气中。两根高能电火花塞释放出耀眼的电弧。

“轰！”

一声沉闷但极具穿透力的爆响从碉堡内传出。

这与V12活塞发动机那种充满节奏感的排气声浪完全不同。这是一种连续不断的、仿佛要将空气撕裂的爆轰。

一股肉眼可见的橘红色火焰，从发动机的尾喷管中狂喷而出，长达十几米，狠狠地砸在后方的导流壕沟内。

排气温度瞬间飙升至六百摄氏度。冷却水喷淋系统自动开启，大量的水蒸气升腾而起，将整个采石场笼罩在一片白色的迷雾中。

“点火成功。切断启动电机。发动机进入自持运转状态。”技术员看着仪表盘上的转速表，大声汇报。不需要启动电机，后方涡轮提取的能量已经足以带动前方的压气机。

“推油门杆。提升转速。”沈兆轩下令。

操作员缓缓推下那个控制着燃油流量的金属推杆。

随着更多的煤油注入燃烧室，燃烧反应变得更加剧烈。

主轴转速表上的指针开始疯狂地向上攀升。

三千转。五千转。八千转。

尾喷管喷出的火焰颜色，从橘红色逐渐变成了耀眼的蓝白色。排气温度突破了八某度。

此时，声音变了。

原本低沉的爆轰声，转变成了一种极其尖锐的、频率极高的高频啸叫。

这种声音的物理穿透力超出了所有人的预料。它不再是单纯的声音，而是一种能够引起人体内脏共振的物理声压。

控制室内的工程师们即使戴着厚重的隔音耳罩，依然感觉胸口发闷，仿佛有一把无形的重锤在不断地敲击着心脏。

“转速突破一万转！涡轮前温度九百五十度。镍基叶片状态稳定，没有发生解体！”测温员大声吼道，他的声音在巨大的背景噪音中几乎听不见。

“推力数据！推力数据多少？”沈兆轩死死盯着拉力传感器的显示屏。

显示屏上的数字在剧烈地跳动，随后稳步上升。

“两百公斤……四百公斤……六百公斤！”

当转速达到设计额定的每分钟一万两千转时。

那台金属圆筒发出的轰鸣声达到了一种毁灭性的物理频段。

高频的声波在封闭的混凝土采石场内来回反射，形成了恐怖的共振。

“咔嚓——！”

控制室正面那面厚达三十毫米的内层防爆玻璃，在声波的物理共振下，突然出现了一道巨大的裂纹，像蜘蛛网一样迅速蔓延。

如果不是中间的减震胶层死死拉住碎片，玻璃早已经崩塌。

但这已经无法阻止数据的定格。

“最大静推力，八百五十公斤！”操作员近乎疯狂地喊出了这个数字。

八百五十公斤。

对于一台刚刚问世、重量只有几百公斤的初代涡轮喷气发动机来说，这个数据意味着什么，在场的所有人都非常清楚。

如果将这股推力放置在一架流线型的后掠翼机身上，在排除了螺旋桨的激波阻力后，这架飞机将轻松突破每小时八百公里的速度壁垒，甚至有望触摸到音速的边缘。

“收油门。缓慢降速停车。”沈兆轩下达了指令。

尖锐的啸叫声逐渐平息，尾喷管的蓝白火焰也缩短消失。只剩下转子在惯性作用下逐渐减速的“嗡嗡”声。

控制室里的工程师们摘下耳罩，大口大口地喘着粗气。许多人的耳朵里还在流着血丝，那是高频声压造成的轻微毛细血管破裂。

但没有人在意这些疼痛。

他们看着那台因为高温而表面金属呈现出氧化蓝色的发动机，眼中闪烁着一种见证历史的狂热。

在这一刻，人类航空史的物理法则被重写了。