据俄罗斯航空新闻网2003年1月3日报道:俄罗斯伊柳申公司总经理利瓦诺夫表示,俄罗斯和以色列的公司将负责向印度提供三架新型预警机,现在正在商定这一交易的财政细节问题。印度购买的预警机是由俄罗斯和以色列在伊尔-76MD飞机基础上研制的全新型预警机,而不是俄罗斯的A-50型预警机。该机将与A-50有很大区别,无论是动力装置,还是雷达系统的组成。印度的预警机将拥有伊尔-76MD的机身、PS-90A-76型发动机和以色列制造的雷达系统。现在,乌兹别克斯坦塔什干航空制造联合企业正在制造并将向俄罗斯提供3架伊尔-76MD型飞机机身,而伊柳申公司负责在该机上配置PS-90A-76型发动机。然后飞机将飞赴塔甘罗格,在此安装以色列的设备。2003年10月10日,俄罗斯、以色列和印度三方在新德里签署了提供3架预警机合同,飞机将配备以色列IAI公司研制的法尔康型雷达系统。该雷达系统用于探测敌空中目标,空域监视,以及对作战飞机进行指挥。飞机将于2004~2005年交付印度方面。印度方面之所以选择伊尔-76型飞机,是因为印度空军装备有数十架该型机,已拥有所需的基础设施。据称,印度未来还有可能再购买至少4架该型预警机。

飞机发动机震耳欲聋的轰鸣声清楚地表明,发动机中是非定常流动。非定常分离流在航空燃气涡轮发动机的流路中可以说是无处不在。无论是一种发动机的性能优劣与否,还是在发动机研制与使用过程中出现的形形色色的故障,都与发动机流路中的非定常分离流密切相关。由于轴流压气机的功能是对气流加功并使其增压,巨大的逆压力梯度使得非定常分离流不可避免。以轴流压气机在新机研制和型号使用中多发的叶片故障为例,多数属于流动诱发振动类型。由于非定常分离流复杂的时空结构,工程上沿用的Campbell图难以精确预测共振的发作。在气动弹性稳定性方面,大尺度非定常分离流是失速颤振发作的重要原因。旋转失速与喘振等气动失稳现象,其祸根同样是非定常分离流。非定常分离流限制着压比和效率的提高,直接影响着发动机的性能。即使在设计工况,轴流压气机内存在的也是一个高度复杂的非定常流场。可是,国内外迄今为止所使用的发动机气动设计和分析体系却都是定常体系。也就是现有设计体系所使用的自变量仅是三个空间自变量,描述流动固有非定常特征的时间自变量并不出现。这样一来,轴流压气机内真实的非定常分离流与当前国内外所使用的定常气动设计与分析体系之间就形成了非常明显的反差。主观认识与客观现实之间的反差从来都意味着潜力,这就推动着轴流压气机设计与分析体系从原有的定常体系向非定常体系转化。例如采用更为精确的模型,研究各种以时间精确解命名的CFD数值模拟方法,以及探讨诸如时序效应等技术措施等等。然而,回顾这些努力之后可以发现,直到目前为止,仍然未能实现轴流压气机设计与分析体系从定常向非定常的转化。例如,被称为准四维的气动模型中,所对应的气动方程组中并不存在时间自变量。时间精确解常需要人为地修改相邻叶排的叶片数量进行约化,因而得不到真实非定常流场的时空结构。对于轴流压气机,实验结果表明时序效应的效果并不显著等等。由此可见还存在着一系列疑点:轴流压气机气动设计与分析体系由定常到非定常的转变,为什么预期将会获得气动性能的提高?预期这一性能提高将对应着什么样的流动机理,也就是非定常体系在改善流动机理方面所追求的目标应当如何提法?这一系列带有根本性的问题在现有非定常流动研究工作中还找不到明确的答案。在国家自然科学基金项目支持下,北京航空航天大学周盛和陆亚钧教授领导的课题组针对上述疑点进行了研究工作,并提出了轴流压气机非定常两代流型理论作为对于上述两个问题的答案。现将他们的工作从物理学方面进行简短阐述。在远程迁徙时候鸟成列飞行早已为人们所关注。”黄河水绕汉边墙,河上秋风雁几行”,从先秦时代至今,对于豆雁和鸿雁成列飞行多有文字描述。根据动物学家研究,中国有十种候鸟都被观测到存在远程迁徙成列飞行的现象。例如天鹅成列飞越珠穆朗玛峰时飞行高度超过9000米。远程迁徙时候鸟成列飞行的原因之一是节能。根据”Nature”杂志在2001年发表的一组实验观测结果,与单只塘鹅飞行对照,成列飞行时塘鹅的心率可减少11.4%~14.5%。周盛/陆亚钧课题组认为,这是一类在同一流场中多个具有相对运动绕流物体非定常分离流交互作用的两代流型问题。鸟群不成列飞行可命名为”非定常自然流型”。在远程迁徙成列飞行时,由于上游鸟扑翅所产生的非定常分离流与下游鸟扑翅形成的非定常分离流之间形成非定常耦合关系,改善了下游非定常分离流的时空结构,从而节约了扑翅耗费的能量,对此可命名为”非定常耦合流型”。该课题组并对于”Nature”杂志2001年发表的实验结果给出了公式表述。若把多级轴流压气机中的每个转子与静子叶排都类比为雁列中的一只鸟,则雁列就可类比为这台轴流压气机。因此,轴流压气机内部流动同样也属于在同一流场中存在多个具有相对运动物体的非定常分离流相互作用问题。当前,世界上全部轴流压气机都是根据定常气动设计与分析体系研制出来的。其含意是略去了上下游相邻叶排之间的非定常相互作用。与雁群飞行类比,这相当于雁列受惊扰,群鸟乱飞的状况,所对应的流型应属于”非定常自然流型”。由于当前还不存在轴流压气机的非定常气动设计与分析体系,当与雁群类比时,候鸟成列飞行形成的井然有序,即”非定常耦合流型”在轴流压气机中尚无法有意识地事先在设计过程中创造出来。由此可见,当轴流压气机气动设计与分析体系由定常转变为非定常体系时,就意味着有可能具备了在设计过程中使非定常流场从非定常自然流型转化为非定常耦合流型的功能。与原有定常体系相比,非定常气动设计与分析体系所追求的目标应当是实现从非定常自然流型向非定常耦合流型的转化。当然,在获得明确的实验验证结果之前,这些看法带有浓重的猜测与假说的性质。为了验证轴流压气机的非定常自然流型与非定常耦合流型的存在以及与流型转化相关联的流型机理,该课题组开展了三个类型的实验研究工作,即二维平面叶栅风洞、静止环形叶栅风洞和低速轴流压气机台中的实验,以及相应的非定常分离流有粘数值模拟。通过这些实验和数值模拟,轴流压气机的非定常两代流型理论得到了基础研究层次上的验证,而且在验证过程中得到改进与完善。这里结合其中的静止环形风洞实验来简述部分验证结果。测量结果表明,当由非定常自然流型转化为非定常耦合流型之后,时均损失系数的最大相对减少量为27.4%,而且在一定攻角范围之内损失系数都有明显的下降。在此环形叶栅中同时也开展了PIV瞬时流场显形观测。所获得的彩色照片可以说明损失系数减少的原因:叶片下游的分离尾流区尺度缩小;而且由数值模拟获得的速度面上的相位图还可以明显观察到流动状态由混沌朝着有序方向转化;以及瞬时反流现象的减少,在有些空间位置处瞬时反流甚至消失。上述实验验证结果与数值模拟结果表明,把实现从非定常自然流型向非定常耦合流型的转化作为轴流压气机新一代非定常设计与分析体系所追求的目标是存在实验与数值模拟依据的。对于现有的一些非定常流动研究结果尚不足以形成新一代非定常气动设计与分析体系的原因,依此也就能做出合乎逻辑的定性解释了。从非定常流动的能量角度来审视,可以发现在现有的定常气动设计与分析体系中,由于定常流动基本假设的引入,所考虑到的能量仅为真实非定常分离流中的时均意义下的能量。这并不是非定常分离流能量的全部,因为并没有引入非定常分离流能量中的另一个组成部分,即非定常流动分量所对应的能量。根据估算,这部分非定常潜能在总能量中所占的份额不应少于鸟类成列飞行时节能的份额。在笔者采访过程中,周盛教授认为,轴流压气机非定常两代流型虽然是由他们在2001年率先正式提出的(原来在国际上无此提法),但这是站在前人的肩膀上探索的结果。除原有轴流压气机固有非定常流动研究工作的启发之外,从我国空气动力学专家们学习请教所获取的知识也使他们课题组受益良多。轴流压气机气动设计与分析体系从定常发展为非定常体系,属于在原有定常体系基础上的改进和发展,而绝不可能是对于原有定常体系的否定。他们的工作是一项基础性研究,所探寻的仅仅是由定常体系发展为非定常体系时,应以何种流动机理为追求的目标而已。在自然界和很多工程领域中,都存在着在同一流场中多个具有相对运动物体非定常分离流交互作用的问题,因而也都存在着非定常自然流型与非定常耦合流型以及相互转化的可能性。这些工作还需进一步探索。

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C-17本刊讯根据美国空军研究实验室材料及制造部制定的金属经济可承受性创议,Howmet公司及波音公司参加了薄壁钛铸件的开发,专门研制壁厚为0.89~1.27毫米的铸件,而目前的水平为1.5~2.0毫米,即降低壁厚30%~50%,且成本降低20%。上述两公司与空军研究实验室组成活动一体化产品组,负责从C-17军用运输机上选择合适的结构件进行铸造评估,经过成功验证后,用于生产验证。选择了C-17的发动机吊架鼻帽及C-17发动机吊架防火封严件作为对象。前者原来的组装件由17个不同的Ti-64钣金件组成,改成铸件后,经化学铣及补焊后,满足1.27毫米的要求,目前已订购60个生产用铸件。整个寿命期预计可节约320万美元,目前Howmet公司正在生产中,预计2003年作最后评估,并在2003年秋引入新的C-17飞机。C-17防火封严件也是由多个装配件及紧固件组成,每架飞机有4个这样的防火装置,改用薄壁钛铸件后,成本可降70%以上。在铸造过程中采用了立体印刷造型等快速成型新技术制造铸型。

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