Том 4 Глава 283 — Глава 309 Изумление Ян Вея

Дойдя до этого места, Чан Хаонань встал, подошел к экрану и, указывая на график, сказал: «На самом деле, из этого графика видно, что чем ближе рабочая точка к границе неустойчивости, тем выше степень повышения давления в компрессоре. Более высокая степень повышения давления и более высокий КПД означают более высокую производительность двигателя. Однако линия контроля неустойчивости не позволяет двигателю работать в области между границей неустойчивости и линией контроля неустойчивости, хотя в большинстве случаев двигатель может стабильно работать в этой области. Видно, что линия контроля неустойчивости фактически не позволяет двигателю полностью реализовать свой потенциал». «А эта кратковременная система повышения устойчивости работает по разомкнутому контуру и требует ручного включения летчиком. Это означает, что летчики с более консервативным стилем пилотирования могут активировать эту систему еще до того, как двигатель достигнет линии контроля неустойчивости, что еще больше снижает потенциальные характеристики двигателя. А летчики с агрессивным стилем пилотирования могут не включать эту систему до тех пор, пока двигатель не войдет в состояние аэродинамической неустойчивости. К этому времени двигатель уже может быть поврежден и перейти в необратимый помпаж, что значительно снижает безопасность полета». Объяснив недостатки традиционного метода, он вернулся на свое место и щелкнул мышью, чтобы перейти к следующему слайду: «Поэтому, когда я работал над проектом «83» в прошлом году, я начал думать, можно ли управлять устойчивостью двигателя более точным способом, который меньше влияет на его характеристики. В итоге недавно я разработал два новых метода: управление с поиском устойчивости и активное управление помпажем». «Первый метод заключается в интеграции проверки устойчивости двигателя в систему управления двигателем. Положение линии контроля неустойчивости определяется путем оценки устойчивости двигателя в режиме реального времени, а не на основе наихудшего сценария, предполагаемого на этапе проектирования. Это позволяет системе управления снизить запас устойчивости до минимума и тем самым повысить производительность двигателя». «Что касается второго… прежде чем рассказать об активном управлении устойчивостью, позвольте мне упомянуть новую концепцию, которую я назвал «предвестником помпажа». «Предвестник помпажа…» В глазах Ян Вея как будто вспыхнул свет: «Вы хотите предсказывать помпаж в режиме реального времени?» Как и ожидалось от эксперта, он быстро понял, что задумал Чан Хаонань, несмотря на совершенно новую концепцию. Люди, которые приехали вместе с Ян Веем, были почти шокированы. Помпаж — это самовозбуждающийся процесс с положительной обратной связью. Другими словами, как только помпаж начинается в какой-либо части двигателя, он очень быстро «распространяется» по всему двигателю и вызывает необратимые повреждения, если только немедленно не выключить и не перезапустить двигатель в воздухе. То есть, при использовании традиционных методов, когда вы обнаруживаете аномальные данные двигателя, уже слишком поздно. Точно предсказать помпаж на несколько порядков сложнее, чем точно предсказать погоду! На самом деле, даже после того, как помпаж уже произошел, определить по данным системы управления двигателем рабочую точку, которая вызвала помпаж, — довольно сложная задача. Сам Чан Хаонань, вероятно, тоже это понимал. Так… Насколько глубокими должны быть познания в гидродинамике, чтобы заявить, что можно предсказывать помпаж в режиме реального времени? «Совершенно верно». В ответ на вопрос Ян Вея Чан Хаонань спокойно кивнул и показал следующий слайд: «Проанализировав и обобщив данные о серии отказов двигателей из-за помпажа на самолетах J-8 и JH-7, я заметил, что в процессе возникновения помпажа, до начала срыва потока, в стабильном потоке образуются небольшие по амплитуде волны возмущения. Сами по себе они оказывают очень слабое воздействие, которое летчик практически не может почувствовать. Однако, если не вмешаться в работу двигателя, эти волны возмущения будут усиливаться и в конце начального процесса превратятся во вращающийся срыв, который затем перейдет в помпаж. Поэтому я назвал эти волны возмущения предвестниками помпажа». «Таким образом, моя идея заключается в том, чтобы с помощью ряда датчиков и методов обработки сигналов обнаруживать эти предвестники помпажа, а затем подавлять их формирование или развитие, создавая дополнительные возмущения в потоке, чтобы отсрочить возникновение вращающегося срыва». Когда Чан Хаонань дошел до этого места, остальные смотрели на него как на какое-то чудовище. Это как если бы кто-то сказал, что он не только точно предскажет погоду через полгода в определенный момент времени, но и сможет управлять погодой в этот момент с помощью технических средств. Эта теория звучала как хождение по канату, не говоря уже о ее практическом применении в инженерном деле. Запас прочности — один из ключевых факторов в проектировании, а Чан Хаонань заявил, что хочет свести его к минимуму, одновременно обеспечивая максимальную безопасность… Оставалось только ахнуть. А эксперт снова показал себя экспертом. Ян Вей, поглаживая подбородок, задумался примерно на полминуты, а затем произнес: «На самом деле, я раньше тоже немного занимался вопросом предсказания помпажа». Теперь пришла очередь Чан Хаонаня удивиться. «Ты молод и, возможно, не знаешь, но многие ветераны 611-го института помнят, что где-то в 90-м году, когда все занимались гражданской продукцией, мне стало скучно, и я всерьез подумывал о работе за границей». Чан Хаонань был еще больше поражен. Хорошо, что его удалось удержать, иначе потери были бы невосполнимы… «В общем, в то время я следил за некоторыми передовыми исследованиями зарубежных университетов… довольно далекими от практики. Два профессора, Мур и Грейтцер, предложили модель вращающегося срыва в осевом компрессоре, включающую три физические величины: коэффициент расхода, коэффициент давления и амплитуду вращающегося срыва. Она обычно называется моделью MG». Дальнейшие слова Ян Вея уже не удивили Чан Хаонаня. Эта модель MG — отправная точка практически всех исследований по предсказанию помпажа. Сделав небольшую паузу, Ян Вей продолжил: «Эта модель неплохо работает в академических исследованиях и небольших экспериментах, но когда дело доходит до практики, три физические величины приводят к трем системам уравнений в частных производных, причем с очень высокой степенью нелинейности. Я консультировался с друзьями-математиками, и они сказали, что можно использовать метод…» «Галеркина?» Все шло по плану Чан Хаонаня. «Да, метод Галеркина. Выбираем кубическую кривую в качестве характеристической кривой, преобразуем систему уравнений в частных производных в систему обыкновенных дифференциальных уравнений и решаем ее. Но я попробовал и обнаружил, что объем вычислений невообразимо велик, а точность конечного результата невысока. В общем, пока не вижу никакого потенциала для практического применения…» Выслушав это объяснение, Чан Хаонань смутился, подумав, что это не просто «немного занимался», а уже половина его работы сделана… Однако вслух он только кашлянул пару раз: «На самом деле, модель MG, о которой вы только что говорили, — это отправная точка всей моей идеи». «Просто у меня недавно появились некоторые результаты исследований в области численного решения сильно нелинейных систем уравнений в частных производных, которые можно использовать для оптимизации модели MG и ее последующего решения». Ян Вей, до этого момента сохранявший невозмутимость, наконец, не выдержал. «Ты еще и математикой занимаешься?»