三月初,“双甲车间”西侧的飞机研发区,气氛比太行山早春的寒风还冷。彭家蒙蹲在地上,面前摊着十几张机身框架设计图,旁边摆着几个用边角料焊接的试验件——全是钢管的,沉得能当撬棍用。
“全钢方案,总重三百八十公斤。”彭家蒙用炭笔在纸上写下数字,手都在抖,“太沉了……比设计目标超了快一百公斤。装上发动机、设备、燃油,飞机根本飞不起来。”
旁边的小刘苦着脸:“彭工,可咱们铝材不够啊。唐工那边说,新出的航空铝要先保证发动机零件,能分给机身框架的最多五十公斤。”
“五十公斤……”彭家蒙盯着图纸,脑子里飞快计算,“如果全用铝,框架能减到二百三十公斤,减重近四成。但五十公斤铝,只够做三分之一的主体结构。”
老谭端着茶缸子溜达过来,瞅了眼图纸:“那就钢铝混用呗。主要受力件用铝,次要的用钢。像盖房子,大梁用好木头,椽子用次的。”
“混用不是问题,问题是连接。”彭家蒙指着图纸上那些节点,“钢和铝热胀冷缩系数不一样,飞行时温度变化大,连接处容易松动。而且电化学腐蚀——钢铝接触久了会烂。”
他抓起炭笔,在草稿纸上重新画。这一次不是整体框架,而是一个个分解的桁架单元:三角形的、菱形的、梯形的。每个单元都用细线标出受力方向。
“改成桁架结构。”彭家蒙眼睛发亮,“用最少的材料,形成最稳定的空间框架。关键节点用铝,次要杆件用薄壁钢管。节点连接——”他顿了顿,“用铆接,加绝缘垫片防腐蚀。”
小刘凑过来看:“这……有点像鸟笼子。”
“就是鸟笼子原理!”彭家蒙越说越兴奋,“你看,鸟笼用细竹条就能撑住鸟的重量,就是因为结构合理。咱们这机身框架,也要做成一个又轻又结实的‘大鸟笼’!”
接下来三天,设计组埋头计算。每一根杆件的截面尺寸、每一个节点的受力分析、每一处连接的可靠性……图纸改了又改,桌上的草稿纸堆了半尺高。
第四天,彭家蒙拿着最终方案去找荣克。荣克正对着星形发动机的曲轴图纸发愁,听完汇报,眼睛一亮:“桁架结构……减重四成?铝材用量能控制在四十公斤以内?”
“三十八公斤。”彭家蒙精确报数,“但加工难度大了——这些桁架杆件角度复杂,需要专用的弯管模具和定位夹具。”
“做!”荣克拍板,“总比飞不起来强!”
第一批航空铝锭被送到机加区。彭家蒙亲自监督下料——每一块铝材都要精打细算,边角料都得回收再利用。弯管用的是土办法:把铝管灌满沙子,两头封死,在火上加热到软化,然后靠人力在模具上慢慢弯出角度。
“慢点……再慢点……”彭家蒙盯着工人手上的动作,“角度偏半度,整个框架就可能装不上!”
第一个桁架单元做出来时,所有人都围过来看。那是个菱形的结构,四根铝管在节点处铆接,轻巧得用两根手指就能拎起来。
“这么轻……能行吗?”小刘有点怀疑。
“上测试台。”彭家蒙不多说。
简易的力学测试台是用石头和钢梁搭的。桁架单元两端固定,中间加载。当砝码加到设计载荷的百分之一百五十时,铝管开始微微变形,但没有断裂。
“通过!”负责记录的老技师兴奋地喊。
单元测试成功,开始组装整体框架的1:10模型。这个缩小版的“鸟笼”用了三天才完成,当最后一个铆钉敲进去时,整个模型轻飘飘的,但手指戳上去纹丝不动。
“上‘风洞’!”彭家蒙下令。
所谓的“风洞”,其实是车间角落里用木板和帆布搭的一条长五米的方形管道。一头装着从火电厂拆来的大功率鼓风机,另一头开着观察窗,里面挂着用头发丝吊着的纸片做流态显示。
模型被固定在管道中央。鼓风机启动,气流呼啸而过。观察窗旁,彭家蒙和老谭紧盯着那些飘动的纸片。
“气流顺滑……没有明显涡流。”老谭眯着眼睛,“不过机翼根部结合部这里,气流有点乱。”
“加个小整流片。”彭家蒙在本子上记下。
风速逐步加大,模拟不同飞行状态。当风速达到最大时,整个模型在气流中微微振动,但框架结构没有任何异常声响或变形。
“稳得很!”小刘趴在观察窗前,脸都快贴到玻璃上了。
测试进行了整整一天。模型经受住了相当于两倍最大设计速度的气流冲击,框架完好无损。最后一道测试更粗暴——把模型从两米高的架子上推下去,模拟粗暴着陆的冲击。
“砰”的一声,模型落地后弹了两下,滚了几圈。拿起来检查,只有两处铆钉轻微松动,主体结构毫发无伤。
“成了!”彭家蒙长出一口气,一屁股坐在地上。连续七天,每天只睡三四个时辰,此刻终于看到成果。
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