學霸的軍工科研系統 第946章

作者:十月廿二

  “石蠟?”

  這個有些過於平凡的結果讓慄亞波頗爲意外。

  “當然不是普通石蠟,要經過改性和摻混……但是僅就作爲基體燃料而言,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複製一份,你回去之後抓緊驗證一下,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!”

第1288章 大力出奇跡

  關於火箭助推器的研究,畢竟不是高超音速武器項目當中的重點。

  因此,在把後續任務分配給林成剛和慄亞波之後,常浩南還是很快投入到了對於乘波體飛行器本身的研發當中。

  就在幾人送走林成剛的時候,JF14風洞也恰好完成了上一次氣動之後的檢查維修和準備階段,可以開始下一輪測試了。

  實際上,儘管大型超高速風洞的操作頗爲繁瑣,但正常情況下的兩次啓動之間,充其量也就需要幾個小時而已。

  而這次之所以耗費了幾乎一整個白天,則是因爲常浩南要進行一項新的多物理場複合研究。

  因此除了正常的準備工作以外,還需要對風洞模型和模型支撐架進行一系列改造。

  也多虧JF14算是爲了高超音速武器項目而專門建造,所以提前就預留了相關的硬件設備。

  否則這種功能性的改造,往往需要一週甚至更長時間才能完成。

  當常浩南三人重新回到風洞控制室的時候,正好撞上身穿一身藍灰色工裝的陳宏:

  “常院士,老薑,我正準備去計算中心找你們來着。”

  後者當即停下腳步:

  “三號風洞模型已經安裝到位,電離發生裝置也都準備就緒,流場、溫度場和電磁場傳感器測試正常,隨時可以進行啓動。”

  常浩南點點頭,快步來到操作檯正中央的一臺電腦前面。

  一般來說,爲了讓操作人員便於直接觀察到風洞內部的工作情況,常規風洞都會在模型周圍安裝一系列攝像頭。

  但超高速風洞因爲過於誇張的工作壓力和氣流總溫,勢必沒有安裝光學觀測設備的條件,只能通過冷冰冰的傳感器數據和模擬示意圖來確認工作腔的狀態。

  實際上,本次測試所用的三號模型在總體輪廓上和一二號之間並無本質區別,都是標準乘波體外形的原理模型,並非任何一種高超音速飛行體的具體設計。

  但在模型內部卻是與前面兩個完全不同的中空結構,並通過下方的模型支撐架引入了一條液體管路。

  同時,在乘波體頭部的最頂端設置了一系列小孔,用於將事先準備好的離子液體霧化噴出。

  而此時,屏幕上的每一個設備點旁邊,都顯示着一個綠色的小圓點,表示全套設備一切正常。

  “準備開始吧。”

  JF14風洞從最初落地至今已經進行了近百次啓動,早就渡過了最初的不穩定階段,所以設備本身的咝星闆r並不需要常浩南過分關注。

  隨着他的一聲令下,早已準備就緒的工作人員分別就位,由陳宏本人擰動鑰匙,打開了爆轟驅動段的點火開關。

  氫氧混合氣在千分之一秒的時間之內被電火花引燃,爆轟波經過激波反射腔和輔助爆轟段的多重疊加增強之後,形成高溫高壓的工作氣流,沿着拉瓦爾噴口湧入裝載着被測試模型的工作腔。

  在爆轟波產生的幾乎同時,飛行器前體的噴嘴開始向前噴射經過高壓電離之後的逆向離子霧,在與高達12馬赫速度和8000K總溫的氣流遭遇後,將原先緊挨鈍體的強弓形激波推離物面,在中間位置依次形成接觸面、射流層和馬赫盤,並在噴嘴出口附近產生大範圍迴流區,將足以融化一切金屬材料的高溫氣流阻隔在了風洞模型的表面之外……

  ……

  儘管JF14已經屬於“超長實驗時間”的先進風洞,但每次啓動所對應的有效測試周期也只有100毫秒左右而已。

  因此,整個過程對於控制室裏面的人們來說,也就只能聽到“噗”的一個微弱點火聲,然後在電腦屏幕上瞬間看到一大堆的傳感器數據而已。

  很快,本次測試所需要的一系列測試結果便被從另外一個專門的傳感器數據處理工位送了過來。

  “相比於使用半球形支桿進行防護的二號模型,三號模型在初始時刻的峯值熱流密度下降至477.74W/cm^2,降幅達到57.4%,而且整體的壁面熱流密度均控制在260W/cm^2以下……”

  姜宗霖手裏拿着一份熱流密度圖,向常浩南匯報道:

  “從溫度場的分佈情況能夠看出,飛行體頭部迴流區內的低溫低壓流體覆蓋在鈍體表面,起到了良好的熱防護效果,另一方面,迴流區依附在鈍體頭部使其等效外形更加細長,因此產生的弓形激波強度減弱,波後的壓力和溫度升高都相當有限。”

  “另外,流場監測結果顯示,受來流氣動加熱的影響,整個飛行前體表面的壓力分佈也相應發生了變化,氣動圓頂在前沿部分形成了局部高壓區,使得來流滯止點的壓力系數達到Cp=1.87,整體氣熱耦合效應使阻力系數減小了大約4.4%……”

  看着眼前並非最佳,但絕對算是已經步入正軌的結果,常浩南總算鬆了口氣:

  “說明我們針對大氣層內高超音速飛行所做出的多物理場耦合策略是正確的……至少在方向上是這樣,後面只要繼續對那些無量綱參數進行調整,就能進一步提高模擬計算的精確程度……”

  正所謂磨刀不誤砍柴工。

  先利用一個標準乘波體獲得足夠可靠的高超聲速流場計算方式,雖然會額外耗費一定時間,但卻給後面真正的設計流程省去了很多麻煩。

  “表面的電磁屏蔽情況呢?”

  常浩南再次問道。

  “目前的傳感器還無法直接測試模型表面等離子體鞘套的厚度,但通過安裝在飛行體內部的電磁波發射器可以得出,頭部在8-10Ghz範圍內的透射率,以及側壁部分在27-35Ghz範圍內的透射率均有所提高,這些都和之前計算的情況類似,但是……”

  說到這裏,姜宗霖的語氣出現了些許遲疑。

  不過,還是很快繼續道:

  “但是提高的幅度都還不太夠,尤其是頭部的透射率,相比一號和二號模型的結果分別只提高了115%和87%,仍然很難讓X波段雷達發揮預期當中的探測作用……”

  這倒是不奇怪。

  常浩南卻沒有表現出太大的沮喪:

  “乘波體頭部的鞘套是一個緊貼在外壁上的薄層,在垂直方向上,電子密度和電子碰撞頻率這些相關參數會出現很大梯度的變化,從而形成一個類似間斷面的結構,導致反射效應大大增加,而我們這個離子流噴射技術主要是削弱黑障的吸收效應,所以在頭部的效果確實會偏弱一些。”

  對於一枚正常佈局的導彈來說,頭部是制導雷達所在的位置,而側上方則安裝有衛星通信天線,分別對應兩種最關鍵的制導手段,缺一不可。

  尤其是末端的雷達成像制導,對於命中精度有着決定性的影響。

  “那……後面是要在飛行體前端哂闷渌夹g?”

  姜宗霖只是負責風洞測試的,實際並不清楚常浩南對於整個高超音速導彈的總體設計規劃。

  在他看來,乘波體或類乘波體飛行器的內部容積本身就比較侷限,目前更是已經被安排的滿滿當當,實在很難再插入一個完整的新系統進去了。

  “這倒不必。”

  常浩南從對方手中接過電磁波信號傳輸特性的測試結果,在其中幾個數字上做了標記:

  “我選擇大力出奇跡。”

  “哈?”

  姜宗霖滿腦袋問號。

  常浩南則直接大手一揮:

  “把用於削弱等離子體鞘套的離子流強度提高一個數量級!”

第1289章 等離子體隱身

  儘管這個問題是姜宗霖問出來的,但聽到常浩南的回答之後,反而是刑牧春的反應更加激烈一些:

  “提高一個數量級?”

  儘管吸氣式和滑翔式兩種高超音速導彈本身都還沒有進入真正的設計階段,但在前期論證、以及驗證彈的模擬測試當中,用於抵消等離子體鞘套同時降溫減阻的高能粒子流都是由飛行體自帶的。

  強度提高一個數量級,也就相當於生成離子的效率要提高一個數量級。

  無論是像驗證彈那樣使用特殊的自發汗表面材料,還是像眼前這個風洞模型一樣直接攜帶離子液體並進行霧化,都很難實現這個有些誇張的目標。

  不過,常浩南倒是面色如常:

  “在目前的測試階段,暫時用更高濃度的離子液和更大的噴射劑量來實現,這也是效率最快的辦法,基本不需要對現有的測試硬件進行什麼改動。”

  風洞裏面的那個高能離子流發生器,從原理上講就是條水管接了個霧化裝置,因爲不用考慮儲存問題,所以只要把閥門開度和霧化強度調高,那幾乎可以說是想要多少有多少。

  確實不用進行什麼改動。

  甚至倆小時後就能進行下一組測試。

  顯然,常浩南早就已經對眼下的情況做出過準備。

  但刑牧春還是感覺有點沒底:

  “那實彈上面……”

  “實彈上面當然不可能用這種辦法……吸氣式高超的全射程飛行時間大概要15分鐘左右,如果完全依靠離子液霧化來提供粒子源,那要消耗的液體總量少說也要幾百公斤起步,除非把戰鬥部全給拆了,否則根本不可能有足夠的載荷和空間。”

  常浩南背過手去,一邊摸着下巴思考着什麼,一邊回答道:

  “我目前的計劃是,一方面繼續使用類似驗證彈表面的自發汗冷卻材料……不過因爲現在除了冷卻減阻以外,還多了一個削弱等離子鞘套的要求,所以發汗物質必須有所變化,需要能在大約5000K溫度,以及一定的外部條件下發生電離,生成符合我們要求的等離子體。”

  “另一方面,也需要使用一部分液體或者氣體,不過主要功能並不是作爲離子源,而是引導外部生成的等離子體流向,提高鞘套削弱的精度,最好是能像戰鬥機雷達罩的頻率選擇性表面一樣,能專門透過含有某一頻率特徵的雷達波,而不是無差別透過某個頻段範圍內的所有電磁信號。”

  “……”

  “……”

  即便考慮到提出者是常浩南,這個設想也屬實有些過於誇張,以至於周圍包括刑牧春在內的二十來個技術人員聽罷,都像提線木偶一樣齊齊擺出了目瞪口呆的表情。

  過了好一會兒之後,姜宗霖才逐漸回過神來,一邊輕撫着自己的胸口一邊問道:

  “能在5000K溫度下發生電離的物質倒是不少,但同時還能夠作爲塗層的……恐怕不太好找吧?”

  常浩南點點頭:

  “所以我剛剛纔說,還需要一定的外部環境……從過去已有的研究,還有基礎物理理論出發,介質阻擋放電技術結合高能射頻電極就有潛力實現這一要求。”

  所謂介質阻擋放電,就是在兩個處於不同電勢的、部署在絕緣材料表面上的導體之間存在有電勢差時,通過絕緣材料上的微小缺陷發生放電,理想情況下,甚至能在常溫常壓下產生大量微放電通道。

  儘管工作壽命很短,往往只能以分鐘計數,但哪怕是上萬公里的滑翔式高超音速導彈,最多也就會飛行一個小時左右,而需要制導雷達工作的時間則更短,所以反而不是什麼難以接受的缺陷。

  “另外考慮到超燃衝壓發動機的工作特性,更簡單的燃燒噴流技術實際也可以用在高超音速導彈上面,唯一的問題是這種技術生成的等離子源只能設置在飛行體尾部附近,而且還屬於開放式,很難均勻過渡到頭部位置……”

  聽到這裏的時候,作爲副總師的刑牧春已經開始思考,等這趟回去之後要提前聯繫好哪些相關單位,才能保障常浩南的研發計劃順利展開了。

  電子科技集團肯定是少不了的,而考慮到等離子體發生過程的特殊性,恐怕還要跟核工業口那邊打些交道……

  好在高超音速項目如今可以說是軍字頭的第一號工程,再加上常浩南這個名字本身的影響力,倒也未必會受到太多阻力。

  仔細想想,竟然還有點激動。

  老刑之前雖然參與過幾種關鍵的火箭型號研發,但這種一手調動大半個國防工業系統的經歷,過去確實還沒有過……

  而相比於已經開始考慮下一步具體工作的刑牧春,只承擔風洞測試工作的姜宗霖倒是不需要考慮那麼多。

  但也正因爲如此,所以才更有機會放飛思路。

  “等等……”

  一道靈光從他的腦海中閃過——

  這項技術……如果不是用來削弱等離子體鞘套,而是在飛行器表面主動激發等離子體的話,是不是可以實現一定的隱身效果?

  當這個想法從他腦子裏蹦出來的那一瞬間,姜宗霖甚至已經看到了國家科技進步獎和院士頭銜在朝着自己招手。

  從客觀條件上講,力學所是絕對有能力開展相關研究的。

  到時候如果能出點成果,即便根子上的技術還是常浩南提出來的,但應用領域的創新也一樣是創新……

  然而,還沒等他想明白到底要不要把這個想法給說出來的時候,就聽到剛喝了口水的常浩南繼續道:

  “實際上,這個技術也可以反過來應用在普通飛行器或者航天器上,實現部分隱身的效果……”

  沉浸在夢想中的老薑同志整個人直接就是一僵。

  得,原來人家早就想過了。

  “那……是不是要聯繫一下航空工業方面的同志?”

  “這個先不急。”

  常浩南擺擺手:

  “高超音速飛行器是本身就會生成一層等離子體鞘套,我們只需要在特定的位置、以特定的方式對這個自然形成的鞘套進行削弱,而且還只需要削弱很短的一個時間窗口,就這,要實現起來就已經比較困難了。”

  “而等離子體隱身是要在正常表面上直接形成一個均勻且覆蓋完整的等離子體層……雖然從理論角度上可行,但要想形成應用方案的話,還是得等到下一步研究結束,積累下來更多數據之後再做考慮……”

  說到這裏,他突然鬆了口氣,接着話鋒一轉:

  “算了,現在想這些還有點太遠,我們先準備下一輪風洞測試,看看能不能實現我們想要的結果……”

第1290章 CT1高能混合推進劑

  即便有着超高速風洞的幫助,積累數據的過程,也仍然是枯燥而又漫長的——