學霸的軍工科研系統  第1287章 液體和固體,我全都要

類別: 科幻 | 超級科技   作者:十月廿二  書名:學霸的軍工科研系統  更新時間:2025-01-02
 
一句半開玩笑的話出口之后,常浩南便沒有再管一旁目瞪口呆的姜宗霖,而是把報告放到一邊,然后徑直越過栗亞波,坐到了電腦前面。

盡管隨著手頭項目數量和團隊規模的日益增加,他也不得不通過上一世曾經深惡痛絕的定期報告來了解很多工作進度。

但如今對金屬顆粒反應機理的研究,已經遠遠超過了最開始的估計。

像這樣可能對行業甚至學科產生顛覆性影響的成果,常浩南還是更傾向于親自去看一手結果。

并不是不信任栗亞波,而是很多靈感需要在分析原始數據的過程中才能被激發出來,直接看結論屬于越過了最重要的思考過程,很容易忽略某些要點,或是犯下想當然的錯誤。

另外三人隨之圍攏到常浩南身后。

受到火炬集團和TORCHMultiphysics軟件對于整個數值計算行業的推動,在2006年這個當口,就已經有很多專門的軟件可以對模擬計算結果進行圖形化渲染,以提高直觀性。

即便像是常浩南或者栗亞波這樣的老手,在計算過程中或許不需要圖形技術的輔助,但為了方便事后回顧,也還是會為此專門留出一部分時間和算力。

就連剛才聽了個一頭霧水的刑牧春,也很快從中瞧出了些許端倪:

“看起來……這部分模型忽略了化學反應發生的速率,并且假設對流和擴散只發生在徑向空間內?”

這個問題當然不是問常浩南的,而是問向栗亞波的。

因此后者馬上點了點頭:

“客觀算力限制……我的計算中沒有假設顆粒燃燒是準穩態過程,而是參考老師過去研究超短激光加工金屬時的方法,往燃燒過程的描述中加入了大量偏微分方程組,實在沒有條件考慮三維場景下的情況了……”

正當刑牧春還想再問點什么的時候,已經盯著電腦上某一個頁面看了有一會兒的常浩南突然開了口:

“亞波你的計算結果如果修改一下的話……是不是描述固液混合體系會更合適一些?”

稍微停頓了一下之后,又補充了一句:

“甚至可以比現在這個非穩態動力擴散蒸發控制模型還要簡單不少,另外對于固液體系來說,雖然二維假設本質上還是要經過近似,但至少可以不考慮顆粒形貌帶來的影響,精度比描述純固態體系要高得多。”

栗亞波眼中電光一閃,視線忙不迭投向電腦屏幕上正被常浩南伸手指著的部分。

不過,卻并沒有馬上給出回應。

而是低頭思索了片刻。

“從粒子表面的微觀角度來看確實如此……但考慮到實際情況的話,固液混合推進劑應該非常不便于使用吧?”

常浩南擺擺手:

“傳統的固液混合體系確實應用不多……主要過去這類推進劑雖然名字叫固液混合,但本質都是把液體氧化劑氣化之后噴到裝載固體燃料的燃燒室中,然后靠點火之后的火焰溫度使固體燃料分解氣化維持燃燒。”

“這種工作機理下,因為氧化劑都是從燃燒室外部引入的,固體燃料氣化后的分解產物只能和氧化劑形成擴散火焰,燃面距離固體表面很快,熱反饋強度不可能很高,所以燃料的推移速率和傳統的固體推進劑沒有本質區別,反而給推進劑的裝填和飛行器總體結構設計增加了很多不必要的麻煩。”

說到這里,他覺得后面的內容光靠口述有些不太直觀,因此順手從旁邊扯過一張紙。

不過,考慮到自己的抽象派畫功,又很快改變想法,打開了電腦上的專業繪圖軟件。

“但如果能讓固體燃料表面熔化形成一層液體薄膜,那么在表面流動的作用下,液體就會產生不穩定進而霧化形成液滴進入氣相,從而大大增強了燃料的質量輸運,也就相當于同時提高了燃料的退移速度。”

“而且這樣一來,高退移速度就成為了燃料本身的一種自然屬性,既不需要再引入額外的添加劑,也不需要采用多孔構型或是旋轉噴嘴之類的增強措施,明顯簡化了推進劑的制備流程……”

在之前負責太空漁船計劃的時候,常浩南就聽殷良興說起來過,因為固體燃料的推移速率相對較低,所以為了維持足夠高的燃燒室壓強,產生足夠大的推力,一般都會采用多孔構型以增大燃燒表面積。

以比較典型的HTPB為例,小型裝藥需要4孔,而大型裝藥甚至達到32孔。

這一方面使得相同推進劑容量下的發動機體積增大,加工難度提高,另一方面也導致裝藥的結構強度降低,很容易產生內部斷裂,造成藥塊脫出等事故。

尤其是在高超音速飛行器這樣的高加速度飛行中,隱患會更加明顯。

而液體燃料盡管沒有這方面顧慮,但使用靈活性和儲存安全性都不太盡如人意,或許對于運載火箭來說影響不大,但從之前驗證彈試射之前繁雜的準備流程就能看出,并不太符合于導彈,尤其是戰術導彈的要求。

相比之下,這種新型的固液混合體系在儲存過程中是以固體或半固體形式存在,而進入工作狀態后的燃燒特性則接近于液體燃料,相當于同時具備了二者的優勢。

當然,這么好的東西,成本方面肯定不太能降得下來。

但對于高超音速武器這樣的國之重器來說,療效肯定比價格更加重要。

況且這類混合推進劑的應用面也不只有常浩南手頭的這一個項目。

長遠來看,大部分對于尺寸不是特別敏感的導彈類型,都可以從傳統的固體推進劑換成新體系。

從工業規律來看,鋪開應用之后的生產成本也會相應降低。

而站在常浩南身后的栗亞波這會兒也顯然想到了這一層,眼神從最開始的疑慮逐漸轉變為明悟。

繼而卻又重新皺起眉頭,陷入思考之中:

“如果是這樣的話,那可不是任意的液膜在流動作用下都會形成霧化液滴,還取決于液體在工作條件下的張力和粘性……所以那我們現在研究的HTPB燃料肯定無法滿足要求,必須得開發全新的推進劑種類才行。”

常浩南雖然研究計算材料學,但畢竟不是數據庫,過去也沒接觸過太多種固體推進劑。

因此,專業的事情肯定還是要交給專業的人來做:

“老刑,你馬上聯系一下林成剛同志,讓他到這邊來一趟……”

接到消息的林成剛本以為是針對AP/HTPB/AI體系的研究取得了突破,放下電話之后連午飯都沒來得及吃,就馬不停蹄地趕到了懷柔科學城。

然而在看到栗亞波的計算結果,并聽過常浩南提出的新設想之后,他的第一反應是——

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天塌了。

原本,他只是想要在既有的研究基礎上進行一番縫縫補補而已。

但現在……

壞消息:四處漏風的破屋子,請來的裱糊匠沒糊明白。

唯一的問題在于,過去十幾年的經驗,恐怕全都要更新了……

林成剛花了好大力氣才按捺住自己的好奇心,沒有問起對方二人到底是如何在一個月內整出這么個狠活的,然后用最快的速度把注意力放在了眼前的報告上面。

不得不說,這個新思路雖然本質是在畫餅,但確實很香。

而就在剛才等他過來的這會兒,常浩南和栗亞波甚至已經大概算出來了一個符合要求的物性范圍、

只需要林成剛想出一個,或者一類具備可行性的推進劑作為基體即可。

“表面張力6.58.0mN/m、粘性0.590.73mPa·s、熔點不低于323K,沸點不高于720K,熔化熱小于185kJ/kg……”

固體推進劑的種類恨不得成百上千,但經過這么十來項條件一篩選,還能剩下的倒是真不太多。

“應該不至于沒有吧?”

看著表情飄忽不定的林成剛,栗亞波有點沉不住氣。

好在他的問題話音剛落,就聽到前者念叨出了一個答案:

“石蠟……”

“石蠟?”

這個有些過于平凡的結果讓栗亞波頗為意外。

“當然不是普通石蠟,要經過改性和摻混……但是僅就作為基體燃料而言,平均碳原子數在30左右的烷烴,也就是我們常說的石蠟,確實符合這個表上的所有要求……”

常浩南倒是沒有表現出太多驚訝,只是淡然點了點頭:

“那我把這些結果給你復制一份,你回去之后抓緊驗證一下,如果用石蠟基燃料,能不能滿足吸氣式高超火箭助推段的性能需要!”

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