對于等離子體理論研究出身的韓陳峰來說,附面層抽吸這個概念確實有些陌生。
好在其原理并不復雜,無非是提前移除可能引起分離的低能量流體,或者至少推遲近壁面流動由層流向湍流的轉換點,從而減小損失。
最早被常浩南用于渦扇10發動機,以提高壓氣機的升壓效率。
眼前磁流體發電機的發電通道雖然不是葉輪機械,但設計方法仍然是相通的。
常浩南只用了幾分鐘,就向對方解釋明白了整個過程。
韓陳峰思索片刻,然后干脆摘下發電通道表面的隔熱層,在壁面上比劃了幾下:
“這樣的話,除了發電通道內壁上的電極要進行修改以外,還需要一個相應的結構把抽出來的氣體安全排放出來……”
相比于壓氣機葉片端面的復雜情況,這個大體呈前窄后寬的喇叭型發電通道實在是簡單到不能再簡單了。
所以常浩南幾乎在想到解決思路的同時,就已經構思出了大概的設計方案。
他拿過一支筆,唰唰幾下畫出來了個簡單的發電通道截面示意圖:
“更復雜的情況以后再考慮,單就你這個驗證設備來說,抽吸電極可以設計成一個帶凹腔的導電平板,在外緣部分設置與下端發電通道連接的通孔,凹腔底部靠近進氣端處切削出傾斜的深槽作為抽吸流道,排氣蓋板就直接做成一個帶排氣孔和真空法蘭的平板,二者貼合形成真空腔……”
韓陳峰一開始還對這個電極的運作過程有些疑惑,但在看到組裝起來的結構圖之后,也瞬間露出了一臉恍然大悟的表情:
“那抽出來的氣體也沒必要浪費,可以在排氣孔出口再外接一條波紋管,直接送入排氣連接段,讓稀有氣體,以及仍然殘留在其中的部分等離子體參與到下一個循環里面……”
“我馬上聯系負責結構設計的李子寅同志,讓他重新核算一下發電通道的設計參數,看是否需要其它額外的結構修改……如果余量足夠的話,那就在這個發電通道上原位改進……”
這又是開槽又是開孔的操作,勢必會對結構強度產生不良影響,偏偏發電通道又是爆轟驅動段后面的最主要負荷,需要在高溫高壓的條件下工作。
因此在任何改進落實之前,都必須提前確定設備本身能夠安全運行。
對于更加具體的開發工作,常浩南并不準備插手,因此在聽過韓陳峰的計劃之后只是補充道:
“關于抽吸槽的具體參數,你們核工業系統以前可能沒有這方面經驗,我讓老劉從606所派幾名技術骨干過來支援,不過你們的進度得快一點,他們那邊現在時間緊任務重,人手也很緊張……”
盡管過去十多年里,華夏在教育方面投入了不少精力和資源,但技術人員總歸不是可以量產的工業品,其中有能力獨擋一面的更是鳳毛麟角,只能通過大浪淘沙的方式進行篩選,最終導致技術發展和產業擴張的需求遠遠超出了人才培養的速度。
至少對于常浩南來說,相比于世紀之交那兩年,無人可用,以至于必須讓一個人身兼多職的情況反而變得更多了。
聽到能夠獲得額外支援,韓陳峰面色一喜,當即保證道:
“這個您放心,在搭建這臺原理驗證設備的過程中,各個子系統的供應商選擇,還有裝配制造流程我們都已經滾瓜爛熟,只要只要設計方案拿出來,大概一周之內就能搞定……”
原理驗證設備,就類似航發那邊的原理樣機。
各方面突出一個湊合,只要能跑起來就算成功,無需考慮太多具體生產需求,所以成本低周期短,一旦發現路線走不通,推翻重來的心理負擔也比較低。
“那我這就……”
常浩南剛準備說自己回辦公室打電話,就被韓陳峰從身后叫住了:
“常院士,還有個事情……”
前者腳步一頓,稍一抬手示意后者直說即可:
“按照之前的計劃,在確定爆轟驅動磁流體發電的原理可行性之后,下一步就應該考慮連續工作產生周期性電勢差……但這個先決條件在地面上基本不可能實現,您看高超音速飛行器那邊……”
這一刻,常浩南的感覺只有——
“麻了”。
自打重生以來,還是第一次被別人催進度的。
磁流體發電需要適配吸氣式高超和超燃沖壓發動機,一時間他還真就拿不出來。
但整個研發計劃又是自己給韓陳峰指出來的,要是干到一半跟別人說你先歇上個一兩年,好像也不是那么回事……
常浩南的大腦飛速運轉,很快便想到了找補的方案:
“跟吸氣式高超結合這事先不著急,畢竟兩邊都是全新的概念和技術,風險一旦疊加起來就有失控的可能。”
他不疾不徐地背過手,做出“一切盡在掌握”的樣子:
“你們先驗證一下我說的思路,看是不是能把設備輸出的峰值功率提高到250MW,或者至少200MW以上的水平。如果可以的話,那就先去做一輪應用論證……一方面是找到并解決那些原理研究過程沒能暴露出來的問題,另一方面也是向上級證明,這個項目的成果產出配得上后面需要的巨大投入。”
韓陳峰聞言撓了撓頭,心說怎么好像跟一開始講好的不太一樣。
但看了看眼前一臉篤定模樣的常浩南,還是決定不再糾結這些細枝末節——
既然常院士這么決定,那想必肯定有他的道理。
“但應用論證……”
韓陳峰在腦海中把日常生活中需要脈沖放電的地方都過了一遍,然后無奈地皺皺眉:
“即便是需要脈沖放電的場合,多數情況下功率曲線也是相對平緩的那種,磁流體發電的輸出時間實在太短……”
“如果附加額外的電路倒是可以調整工作特性,但現在中低功率的飛輪和電容儲能技術本身就已經比較成熟了,反倒有點多此一舉那意思……很難說有什么競爭力啊。”
由于研究方向比較特殊,核工業240所過去很少承擔面向應用層面的項目。
盡管近些年來業務范圍有所拓寬,但想象力不足的短板很難在一兩年的時間里彌補。
“既然面對現有需求的競爭力不夠,那我們就創造新的需求……”
對于這個套路,常浩南已經是百試不厭了:
“如果按照平均功率100MW來計算,那么相當于說,就連這臺實驗室級別的原理驗證設備,都可以在0.05秒內產生大約5兆焦耳的能量,考慮到電磁能的終端轉化效率能達到一半甚至更高,那呈現在負載端也能有2.53MJ左右。”
“按照一般規律,真正上規模的工程樣機,輸出能力至少要提高兩個數量級,達到200300MJ的水平……這個數字,可就不是飛輪或者電容能夠輕易實現的了。”
韓陳峰眼前一亮:
“電磁能武器……比如電磁炮?”
化學能火炮的炮口動能上限基本也就在2530MJ左右,如果能一次提高1012倍,那對于軍隊來說顯然很有吸引力。
“呃……這么說倒也可以。”
常浩南勉為其難地點點頭:
“但對于真正的武器來說,爆轟驅動的準備時間還是太長……我剛才瞄了一眼你們的測試流程,全自動模式下的理想準備時間是兩分鐘,那就算用68組爆轟段輪流驅動同一個發電通道,也最多只能把單次準備時間壓縮到1520秒……”
“這個發射頻率對于戰列艦而言或許夠了,但現代火炮不可能忍受這么低的射速,再說單憑提高初速來增加射程的效費比很差,氫氣和氧氣的成本又高,就算日后把氫氣換成甲烷也很難說比正兒八經的導彈有性價比。”
韓陳峰想了想,覺得對方說的有理:
“那您的意思是……”
“最終目標肯定是航空母艦上的電磁彈射器……當然驗證階段可以暫時叫做‘電磁能發射系統’之類不太敏感的名字。”
常浩南終于挑明了自己的思路:
“尤其是核動力航母,氫氣和氧氣可以靠反應堆直接產生,1520秒彈射一次的頻率幾乎是蒸汽彈射的兩倍……這項技術我們國家其實很早就開始預研,只是因為欠缺高規格儲能元件才始終沒辦法實用化,而我們的方案恰好可以繞開這個障礙。”
“要說缺點,那就是多個爆轟段組合起來,體積肯定比電容儲能更大,但對于航母來說,也不差這一點空間……”