第647章 机身框架方案定，程谨之优化承重结构（1/2）

二月初十，瓦窑堡兵工厂那间腾出来给机身结构组的办公室里，程谨之正对着一张铺满整张桌子的“山鹰”布局图发呆。旁边堆着十几卷从德国带回来的旧图纸，还有几十本笔记和手册。叶景行坐在对面，手里拿着一叠铝材性能测试报告，眉头皱得能夹死苍蝇。

“老程，你看这数据。”叶景行把报告推过来，“谢工那边第一批铝合金试件的测试结果出来了——抗拉强度比咱们预想的低了百分之五，但延展性好了不少。这材料特性……跟咱们习惯的钢管骨架完全不一样。”

程谨之接过报告，眯着眼睛看那些密密麻麻的数字。他在德国学的是飞机结构，但当时接触的都是成熟材料，有现成的设计手册和工艺规范。现在要自己从头摸索一种新材料的设计方法，感觉像摸着石头过河。

“延展性好，意味着更耐冲击，但刚度可能不足。”程谨之用铅笔在图纸上画着，“如果还用传统的钢管桁架结构，铝管的壁厚得加厚才能保证刚度，重量就上去了。可咱们的目标是减重……”

叶景行拿起一个用铝片折成的简单模型——那是他们前几天做的概念验证件，轻轻一按就变形：“你看，纯铝板太软。谢工说合金化能提高强度，但再怎么提，跟钢材比还是差一截。所以结构形式必须改。”

两人沉默了一会儿。窗外传来工地上的机器声，还有隐约的号子声——瓷窑村那边正在日夜赶工。

程谨之忽然站起来，在屋里踱步：“我在德国时，看过一篇论文，讲的是‘应力蒙皮’结构。不是靠内部骨架承重，而是把蒙皮本身做成承力结构，像鸡蛋壳一样……”

“鸡蛋壳？”叶景行眼睛一亮，“你是说……把机身外壳做厚，用加强筋加固，取消大部分内部桁架？”

“对！”程谨之走回桌前，拿起一张白纸开始画简图，“但全应力蒙皮对材料和工艺要求太高，咱们现在搞不了。可以折中——采用半硬壳式结构，用铝板做隔框和长桁，蒙皮参与部分承力。”

他画了个飞机机身的横截面，在圆周上均匀分布着一个个“工”字形的隔框，隔框之间用纵向的长桁连接，外面蒙上铝皮。

叶景行凑过来看：“这个结构我见过，美国dc-3运输机就是类似设计。但问题是——隔框和长桁怎么连接？铆接？焊接？铝材焊接可不容易，容易变形，强度也受影响。”

“用铆接。”程谨之很肯定，“我在德国实习时，见过容克公司怎么铆接铝制机身。他们用特殊的铆钉和工艺，强度能达到母材的百分之八十以上。咱们可以先试，摸索参数。”

“那减重效果呢？”

程谨之抓起计算尺，哗啦啦推了几下：“按初步估算，比全钢管骨架结构，能减重百分之二十五到三十。如果蒙皮参与承力设计得合理，还能再减一点。”

叶景行倒吸一口凉气：“百分之三十？！那意味着什么？载弹量能增加，或者航程能延长，或者……两者都能提升！”

“前提是结构强度够。”程谨之很清醒，“这需要详细计算和试验。特别是机翼根部、起落架安装点这些高应力区域，得重点加强。”

正说着，门被推开了。江砚秋和秦昭廷一前一后进来，两人都带着黑眼圈，但精神很好。

“程工、叶工，打扰了。”江砚秋开门见山，“‘山鹰’的总体布局基本定了，这是最终版三视图和气动数据。你们结构组得抓紧，风洞模型下周就要做，需要内部骨架的详细图纸。”

秦昭廷补充：“还有重量数据。我们算重心配平需要精确的结构重量分布，越细越好。”

程谨之接过图纸，快速浏览。这版“山鹰”确实如江砚秋之前所说，机身短粗，机翼宽大，看起来敦实有力。他指着图纸上的几个区域：“江工、秦工，机身中段这个截面，你们确定是这个尺寸？如果采用半硬壳式结构，蒙皮厚度至少要1.2毫米，加上隔框和长桁，实际内部空间会比图纸标注的小。”

江砚秋和秦昭廷对视一眼。秦昭廷说：“空间可以调整，但气动外形不能大改。你们需要多少内部空间？”

程谨之和叶景行迅速计算了一下，报出几个关键尺寸。四人就着图纸讨论了半个时辰，最后达成妥协：外形不变，内部空间微调，某些非关键区域的蒙皮厚度可以适当减小以换取空间。

“还有一个问题。”程谨之指着机翼根部，“这里要传递巨大的弯曲和扭矩，传统的是用多根大梁。但我想尝试一种新结构——蜂窝夹层结构。”

“蜂窝？”三人异口同声。

程谨之从墙角搬出一个木盒子，打开，里面是几块奇特的样品：两块薄铝板中间夹着一层蜂巢状的铝箔，用胶粘合。他把样品递给众人：“你们掂掂。”

江砚秋接过一块，惊讶道：“这么轻？但很结实！”

“对。”程谨之解释，“蜂窝结构的核心是这些六角形蜂窝，承受剪切力；上机翼蒙皮、尾翼、甚至机身非主要承力部位，能大幅减重。”

叶景行拿起另一块样品，弯曲了几下：“这工艺……咱们做得出来吗？蜂窝芯怎么成型？怎么和面板粘接？”

“蜂窝芯可以用铝箔拉伸成型，这个工艺不难。”程谨之显然想过，“粘接是关键。需要高强度结构胶，耐候、耐疲劳。这个得找化工科帮忙。”

秦昭廷很感兴趣：“如果用蜂窝结构，机翼能减重多少？”

“局部用的话，减重百分之十五到二十没问题。如果大规模用……”程谨之顿了顿，“但我不建议冒进。蜂窝结构抗损伤能力差，被子弹打中容易大面积破坏。咱们先用在次要部位试试水。”

四人又讨论了一个多时辰，确定了基本原则：主要承力结构用半硬壳式铝制框架，关键部位适当加强；非主要承力部位尝试蜂窝夹层结构；所有连接以铆接为主，焊接为辅。

江砚秋和秦昭廷离开时，已经是中午。程谨之和叶景行饭都顾不上吃，立刻开始细化设计。

叶景行负责计算隔框和长桁的截面尺寸，程谨之重点攻关蜂窝结构的应用细节。办公室里不断响起计算尺的滑动声、铅笔的沙沙声，还有偶尔的争论声。

“老程，这个隔框的‘工’字形截面，腹板厚度1.5毫米是不是太薄了？我算了下，在最大过载下应力接近许用值的百分之九十。”

“那就加到1.8毫米。但对应的长桁得减薄，不然重量超标。”

“长桁减薄了，稳定性够吗？会不会失稳？”

“加横向支撑肋，每隔三百毫米一个。”

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