作者：十月廿二
剛纔一直在旁邊沒搭話的姜宗霖這時候也搭上話：
“另外，爆轟驅動風洞這塊也不只有我們在走，比如德國亞琛工業大學那邊就有一座TH-D高焓激波風洞，前兩年剛剛建成，整體性能大概跟JF10差不多，在氣流總溫這方面可能還要稍高一些，以他們和美國人之間的聯繫，波音也很有可能通過租用的方式獲得一些測試機會。”
刑牧春的臉上滿是不可思議。
他搞火箭研究出身，很難想象一直以來都被當做主要對手和追趕目標的美國能幹出這種事情來：
“那怎麼可能保證測試成功率？就連……”
實際刑牧春是想說，如今在數值計算模擬這方面最權威的就是常浩南本人，但就連後者都不敢跳過風洞測試這一步直接開飛，對面美國人是怎麼敢的啊？
但這句話實在是很難以一個不像是拍馬屁的方式說出來，所以中途卡了殼。
常浩南擺了擺手：
“跑得快不如跑得穩，別管美國人到底是怎麼想的，咱們現在實際上已經獲得了基礎研究層面的優勢，只要按部就班穩下去，等對面自己犯錯就好……”
雖然他說這句話時候的語氣平平淡淡，但心裏還是難免暗爽——
十年了，十年！
終於讓我等到這一天了！
追吧，鷹子！
就在刑牧春又準備說點什麼的時候，常浩南的手機突然響起了一陣電話鈴聲。
“等等，我接個電話……”
他趕緊示意另外兩人噤聲，然後按下接聽鍵。
是慄亞波打過來的。
後者的研究並不需要用到風洞本身，只需要激波管裝置用於還原實際飛行過程中的點火過程即可，因此這一個月以來，都是跟負責氣動結構設計和動力研發的常浩南處於並行工作狀態。
“老師，我這邊的分析結果出來了。”
面對這有些突如其來喜訊，常浩南蹭地一下站起身：
“你等等，我馬上過去，咱們當面再說……”
……
當三人來到懷柔科學城的計算中心時，慄亞波已經連計算結果都差不多整理出來了。
“老師，這金屬顆粒的反應動力學真是不做不知道，一做嚇一跳……”
看到常浩南進門，他當即站起身，把桌上還沒來得及裝訂的、厚度堪比一本書的技術報告交給了對方，然後繼續道：
“目前學界對於鋁顆粒……或者大部分固體金屬顆粒燃燒的理論計算方法都基本源於液滴燃燒模型，再逐步向其中加入凝相產物和沉積產物的影響……但我用您提供的思路，從最基礎的部分開始重新驗證了一遍，發現實際過程應該複雜得多……”
聽他這麼一說，原本對於這方面並不專精，只是來湊個熱鬧的另外兩人也趕緊圍攏過來。
顯然，這是要整出個大新聞的節奏。
正好這時候，常浩南也翻到了報告中比較重要的一頁：
“二維……非穩態動力-擴散-蒸發控制燃燒模型？”
這個有些冗長到過分的名字讓常浩南都沒能在第一時間順溜地讀出來。
“確實挺複雜……”
慄亞波趕緊開始解釋：
“實際在大部分人最關心的點火階段，因爲還沒有積累起足夠的凝結和沉積物，所以用改進過後的液滴模型來描述反而是可行的，這應該也是大部分研究人員多年來都沒能發現問題所在的主要原因。”
“但是在顆粒已經點火、氧化劑與金屬蒸汽反應形成低階的氧化物後，氧化物由於擴散和對流作用沉積在顆粒的表面，形成一個氧化帽，這個氧化帽會阻止了顆粒內部金屬的蒸發，從而影響到組分和溫度的分佈，同時凝結產生的放熱作用給顆粒提供了一定的熱量，因此實際過程會受到動力、擴散和蒸發共同的控制……”
顯然，剛纔那個名字並不是空穴來風。
常浩南一邊聽着對方的介紹，一邊往後飛速翻動手中的報告：
“表面反應、氣相反應、分解反應、縮合反應……總共17個反應動力學機理？”
雖然這個研究思路確實是他給出來的，但能無心插柳收穫到如此顛覆性的成果，還是完全出乎了常浩南的預料。
意外之喜了屬於是。
不過另一方面，即便以如今的超級計算機水平，如果想要從微觀粒子層面上完整還原這樣一個過程，也還是有些力不從心……
“呃……我額外針對氧化產物的凝結和沉積過程分別建立了一個子模型，同時還考慮了還氧化帽對組分分佈和溫度場的影響……就這還是我假設顆粒都是完美球形所以把三維結構給簡化成了二維，否則恐怕還要更加複雜。”
慄亞波撓了撓頭：
“總的來說，在AP/HTPB/AI這個三元體系當中，金屬鋁的加入會導致燃面發生團聚從而生成大粒徑液相凝團……”
“在基礎測試中這一過程的影響不大，但實際工作中就會增加發動機的兩相流損失，並使得熔渣沉積和絕熱層燒蝕現象更加嚴重，從而降低固體發動機的工作穩定性，甚至還會推進劑比衝……”
“……”
師生二人的交流逐漸進入了刑牧春和姜宗霖不太瞭解的領域。
尤其對於後者來說，自己在力學所工作了半輩子，還從來沒想過能和基礎化學領域的研究扯上關係。
趁着一個常浩南和慄亞波都沒說話的當口，姜宗霖又湊到近前，看了看紙上那一大堆令人眼花繚亂的化學符號。
“這……是我們風洞中心能做出來的成果？”
常浩南把報告合上放到一邊，然後點了點頭：
“計算材料學，很神奇吧？”
第1287章 液體和固體，我全都要
一句半開玩笑的話出口之後，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，然後徑直越過慄亞波，坐到了電腦前面。
儘管隨着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，常浩南還是更傾向於親自去看一手結果。
並不是不信任慄亞波，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，直接看結論屬於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後。
受到火炬集團和TORCH Multiphysics軟件對於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慄亞波這樣的老手，在計算過程中或許不需要圖形技術的輔助，但爲了方便事後回顧，也還是會爲此專門留出一部分時間和算力。
就連剛纔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，並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，而是問向慄亞波的。
因此後者馬上點了點頭：
“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麼的時候，已經盯着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？”
稍微停頓了一下之後，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，另外對於固液體系來說，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。”
慄亞波眼中電光一閃，視線忙不迭投向電腦屏幕上正被常浩南伸手指着的部分。
不過，卻並沒有馬上給出回應。
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於使用吧？”
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後噴到裝載固體燃料的燃燒室中，然後靠點火之後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，因爲氧化劑都是從燃燒室外部引入的，固體燃料氣化後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。”
說到這裏，他覺得後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，那麼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撸簿拖喈旍锻瑫r提高了燃料的退移速度。”
“而且這樣一來，高退移速度就成爲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，也不需要採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製備流程……”
“……”
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，因爲固體燃料的推移速率相對較低，所以爲了維持足夠高的燃燒室壓強，產生足夠大的推力，一般都會採用多孔構型以增大燃燒表面積。
以比較典型的HTPB爲例，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。
而液體燃料儘管沒有這方面顧慮，但使用靈活性和儲存安全性都不太盡如人意，或許對於咻d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，並不太符合於導彈，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，而進入工作狀態後的燃燒特性則接近於液體燃料，相當於同時具備了二者的優勢。
當然，這麼好的東西，成本方面肯定不太能降得下來。
但對於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，大部分對於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，鋪開應用之後的生產成本也會相應降低。
而站在常浩南身後的慄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爲明悟。
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，還取決於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纔行。”
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，你馬上聯繫一下林成剛同志，讓他到這邊來一趟……”
……
接到消息的林成剛本以爲是針對AP/HTPB/AI體系的研究取得了突破，放下電話之後連午飯都沒來得及喫，就馬不停蹄地趕到了懷柔科學城。
然而在看到慄亞波的計算結果，並聽過常浩南提出的新設想之後，他的第一反應是——
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。
好消息：裱糊匠實際上是個土木老哥，在旁邊直接給你蓋了個新的，就等着拎包入住了。
唯一的問題在於，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麼個狠活的，然後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。
而就在剛纔等他過來的這會兒，常浩南和慄亞波甚至已經大概算出來了一個符合要求的物性範圍、
只需要林成剛想出一個，或者一類具備可行性的推進劑作爲基體即可。
“表面張力6.5-8.0mN/m、粘性0.59-0.73mPa·s、熔點不低於323K，沸點不高於720K，熔化熱小於185kJ/kg……”
固體推進劑的種類恨不得成百上千，但經過這麼十來項條件一篩選，還能剩下的倒是真不太多。
“應該不至於沒有吧？”
看着表情飄忽不定的林成剛，慄亞波有點沉不住氣。
好在他的問題話音剛落，就聽到前者唸叨出了一個答案：
“石蠟……”
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