Lâm Bằng cũng đã nhận ra, Giáo sư Lý Cát Sinh quả thực là một người thầy tuyệt vời.
Phương pháp CFD (Computational Fluid Dynamics - Mô phỏng động lực học chất lưu bằng máy tính) đóng vai trò ngày càng quan trọng trong thiết kế khí động học hàng không.
Ví dụ như từ thập niên 70, NASA đã sử dụng phương pháp CFD để kiểm chứng các phương án thiết kế cho máy bay thử nghiệm kỹ thuật cơ động cao (HIT), thu được kết quả khả quan và phát hiện ra nhiều vấn đề tiềm ẩn thông qua tính toán. Một ví dụ khác là tiêm kích F-22, khi tập đoàn Lockheed Martin áp dụng CFD vào tính toán sức chịu đựng khí động học, tiến độ thiết kế đã được đẩy nhanh đáng kể.
Sau khi hoàn tất các thủ tục cần thiết, Giáo sư Lý Cát Sinh dẫn Lâm Bằng và Tống Vũ Dương về văn phòng của ông để thảo luận và phân tích ba phương án thiết kế.
Giáo sư Lý Cát Sinh lên tiếng: "Vừa xem qua tài liệu phương án của các em, tôi nhận thấy các em đã cân nhắc rất kỹ lưỡng về góc xoắn cánh. Có thể cho tôi biết kết quả mô phỏng động lực học trên máy tính như thế nào không?"
Lâm Bằng mỉm cười: "Tất nhiên rồi, để tiểu Tống trình bày chi tiết cho thầy ạ!"
Tống Vũ Dương gật đầu: "Thưa thầy, khi thiết kế phương án tổng thể, Tổng công trình sư Đường cùng anh Lâm đã cân nhắc đến việc thay đổi góc xoắn cánh sẽ ảnh hưởng khác nhau đến đặc tính khí động học của máy bay.
Ví dụ, thông qua phân tích CFD, chúng em nhận thấy tại góc xoắn 3 độ, máy bay đạt được hệ số nâng tối đa, đồng thời tốc độ thất tốc xuất hiện muộn hơn so với khi góc xoắn bằng 0. Điều này chứng minh rằng việc áp dụng thiết kế xoắn trên cánh có thể làm giảm lực nâng ở phần đầu cánh, ngăn chặn tình trạng thất tốc sớm tại khu vực này, từ đó cải thiện đặc tính thất tốc của cánh.
Tuy nhiên, nếu góc xoắn đạt tới 6 độ, dù góc tấn thất tốc gần như tương đương với mức 3 độ, nhưng hệ số nâng tối đa lại giảm xuống. Vì vậy, xét tổng thể, góc xoắn 3 độ mang lại đặc tính thất tốc tối ưu nhất."
Giáo sư Lý Cát Sinh cười nói: "Không tồi. Tiêm kích thế hệ mới cần phải khắc phục triệt để khuyết điểm dễ thất tốc của dòng tiêm kích thế hệ 7. Là một loại máy bay tiêm kích - ném bom đa năng thế hệ sau, các em cần phải cân nhắc nhiều yếu tố hơn. Tiểu Tống, vậy với các mức góc xoắn này, đặc tính vượt âm của máy bay có gì khác biệt?"
Tống Vũ Dương đáp: "Khi tăng góc xoắn cánh, hệ số nâng giảm dần về phía đầu cánh, điều này giúp ngăn chặn tình trạng thất tốc ở đầu cánh trước. Thông qua mô phỏng tính toán, chúng em thấy tại góc xoắn 3 độ, tỷ lệ lực nâng/lực cản đạt mức tốt nhất. Dĩ nhiên, kết quả này vẫn cần được kiểm chứng qua thử nghiệm trong ống thổi khí, đồng thời cần tinh chỉnh thêm hình dáng mép trước và mép sau cánh để đạt được đặc tính khí động học tối ưu."
Giáo sư Lý Cát Sinh gật đầu: "Rất tốt, tiểu Tống, xem ra em đã trưởng thành hơn nhiều rồi! Nhưng em cần lưu ý, khi máy bay ở dải tốc độ siêu thanh, góc tấn thất tốc sẽ thấp hơn so với dải tốc độ cận âm, và sự tăng trưởng của hệ số nâng cũng không đồng nhất. Điều này là do dòng chảy ở tốc độ siêu thanh rất phức tạp, ngay cả phương pháp CFD cũng khó mô phỏng chính xác tuyệt đối. Do đó, bắt buộc phải thông qua thử nghiệm ống thổi khí để thu thập dữ liệu thực tế, từ đó tối ưu hóa thiết kế khí động học cho giai đoạn bay siêu thanh."
Tống Vũ Dương ghi nhận: "Vâng thưa thầy, em đã nhớ. Thực tế qua CFD, em cũng nhận thấy phương án thiết kế tổng thể của chúng em có tỷ lệ lực nâng/lực cản khá lớn trong dải tốc độ siêu thanh, giúp giảm thiểu lực cản. Đối với một mẫu tiêm kích - ném bom yêu cầu tầm bay xa, đây là yếu tố cực kỳ quan trọng."
Giáo sư Lý Cát Sinh nói: "Rất tốt. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên chúng ta thiết kế loại cánh hình điệp (cánh hình bướm) kết hợp với đuôi đứng kép toàn động, đây là thử thách lớn đối với năng lực của các kỹ sư. Các em đã dùng CFD tính toán hiệu ứng tương tác giữa cánh chính, cánh đuôi và đuôi đứng như thế nào?"
Tống Vũ Dương mỉm cười: "Dù là lần đầu thiết kế kiểu hình dáng khí động học này, nhưng kết quả mô phỏng thực sự rất khả quan! Dù ở điều kiện 0.5 Mach, 0.9 Mach hay 0.7 Mach, đặc tính dòng chảy tại khu vực cánh chính, cánh đuôi và đuôi đứng đều rất ổn định, hiệu ứng tương tác đạt kết quả tốt."
Giáo sư Lý Cát Sinh nhìn vẻ ngoài rất bình thản, nhưng trong lòng đã dậy sóng. Bởi vì ba phương án thiết kế này đều vô cùng đột phá. Là một chuyên gia khí động học và là người hướng dẫn nghiên cứu sinh cao cấp trong ngành thiết kế máy bay nội địa, ông đã tham gia nhiều hội thảo học thuật trong và ngoài nước, nhưng chưa từng thấy phương án nào như thế này.
Sự khác biệt giữa ba phương án không quá lớn, đặc biệt là cặp đuôi đứng kép có diện tích nhỏ hơn nhiều so với F-22 và có độ nghiêng lớn về phía sau, đây chính là điểm nhấn quan trọng. Thiết kế đuôi đứng như vậy không chỉ giảm diện tích bề mặt, hạ thấp diện tích phản xạ radar, mà còn là phương án tối ưu để đạt được tính cơ động cao ở góc tấn lớn cho chiến đấu cơ.
Ngoài ra, thiết kế mũi máy hình thoi tương tự F-35 không chỉ nhằm mục đích tàng hình mà còn có tác dụng khí động học, giúp nâng cao đáng kể sự ổn định của chiến đấu cơ khi bay ở góc tấn cao.
Toàn bộ thân máy được thiết kế như một khối tạo lực nâng, phần thân trước cũng góp phần tạo lực nâng đáng kể, đây là một bước nhảy vọt về chất so với các dòng máy bay tiêm kích J-7, J-8 hay tiêm kích-bom JH-7A trước đây.
Ngay cả dòng chiến đấu cơ thế hệ thứ ba nội địa như J-10A, xét về khía cạnh thiết kế khí động học cũng không thể so sánh với ba phương án này.
Mặc dù J-10 cũng áp dụng thiết kế hòa nhập thân cánh, nhưng mức độ tối ưu hóa vẫn chưa thể bằng ba phương án đang được thảo luận.
Việc sử dụng cửa hút khí DSI (Diverterless Supersonic Inlet), kết hợp với các đường viền cửa hút khí được hòa nhập hoàn hảo vào thân máy, hoàn toàn không thua kém thiết kế khí động học của chiến đấu cơ F-35.
Càng đi sâu vào thảo luận, giáo sư Lý Cát Sinh càng cảm nhận rõ hy vọng của ngành công nghiệp hàng không Trung Quốc. Dù là Lâm Bằng hay học trò của ông là Tống Vũ Dương, cả hai đều xuất sắc hơn nhiều so với những gì ông từng hình dung.
Cuộc trò chuyện kéo dài gần một giờ đồng hồ, cho đến khi gần đến giờ ăn trưa, giáo sư Lý Cát Sinh cười nói: "Trưa nay các cậu cứ dùng bữa tại đây. Tôi biết thời gian của các cậu rất gấp rút, nhiệm vụ lại nặng nề, hãy yên tâm, tôi sẽ đốc thúc đội ngũ tăng ca để hoàn thành các thử nghiệm cho các cậu. Tuy nhiên, để nâng cao độ chính xác và hiệu suất thử nghiệm, chúng ta vẫn cần thiết kế và chế tạo riêng các thiết bị giá đỡ mô hình. Các cậu đừng quá nóng vội!"
Đối với quy trình và phương pháp thử nghiệm trong ống thổi gió, Lâm Bằng đã nắm rất rõ, vì vậy anh hiểu rõ lời giáo sư Lý nói là hoàn toàn chính xác. Thiết bị giá đỡ mô hình là khâu then chốt nhất, độ chính xác của thiết bị ảnh hưởng trực tiếp đến tính chuẩn xác của dữ liệu thực nghiệm. Việc lắp đặt mô hình trong không gian hạn hẹp của ống thổi gió, kết nối hàng trăm cảm biến vào mô hình, đồng thời đảm bảo các đường ống dẫn áp suất không bị rò rỉ và thông suốt là khối lượng công việc không hề nhỏ, đòi hỏi thời gian nhất định để hoàn thiện.