第1114章 离子推进的上星难题

孟志中的态度,确实是非常端正。

但态度好并不能从根本上解决问题。

所谓双组元推进系统,本质上是一个分别由由液态甲基肼和四氧化二氮作为燃料和氧化剂的化学推进系统。

往大点说,其实火箭发动机本质上也是一种双组元推进系统。

那么可想而知,其特征就非常明显了——

优点是推力够大。

尤其对于一颗卫星来说,可以在很短的时间里完成变轨和姿态调整工作。

至于缺点……

剩下的几乎都是缺点。

首先,燃料是有限的,实际上卫星寿命在很大程度上取决于所携带的燃料能使用多长时间

其次,可想而知,化学燃烧的稳定性实际上很难保证,即便成为燃料电池也一样,因此很难进行特别精细化的控制。

并且,燃料本身的重量相对于卫星的体量而言占比不低,就功能来说几乎相当于完全浪费。

此外,随着燃料的消耗,卫星重心也会发生变化,给星载控制系统凭空增加了很多负荷。

更不用说后期半满燃料罐中的液体会无可避免地在卫星移动时晃动,进一步影响动作精度……

尽管人们已经为此进行了很多改进,比如常浩南在青鸾二号上就测试过的全新姿态调整算法,但仍然无法根除这些弊端。

实践七号作为通信验证星,本身并不要求特别苛刻的通信精度和变轨频率,可是这又与自主定轨测试的要求不相符合……

总之,在保证实践七号本身任务正常开展的前提下,能留给孟志中他们用来测试的机会其实少之又少。

效果也难说能很让人满意。

而且,本就不多的次数,还得分布在卫星的全寿命周期,也就是未来3-5年内进行。

虽说眼下北斗二代都还没开始建设,这项技术倒也并不着急投入使用,但经常搞研究的人都会知道,这种零敲碎打的测试方式,其实并不利于项目的正常推进。

在听过常浩南的顾虑之后,孟志中也跟着表达了自己的无奈:

“这我当然知道……但别说眼下,就算是最近五年,也没有其它更好的选择了,其它卫星要么是明确的功能星不能拿来测试,要么就是单独或者双星系统没法测试……”

“总不能单独发射一批卫星,就专门为了测试个自主定轨,而且还只是原理验证吧?”

其实在未来的商业航天时代,别说卫星,就算火箭都能以打代测。

但那在很大程度上是因为花投资人的钱没有心理压力,而且对于失败和事故的容忍程度也更高。

眼下华夏航天的资源和局面肯定不允许这么搞。

所以孟志中的谨慎是没毛病的。

“其实常总你也不用担心这么多,卫星的全部运营权,包括设备在内都100%交给你,范总师他们只需要在条件充分的情况下获取一些变轨运行数据就行。”

其实常浩南这会也已经打算点头了——

毕竟自己目前的主要精力还是得放在大涵道比涡扇发动机,以及中继通信链路上面,其它项目最多可以提供一些支持,但不可能去挑大梁。

“那……”

但是,就在开口的一瞬间。

他又突然想起了自己前两年刚接触海洋一号项目时听过的一件事。

“孟院士,我记得科学院那边,前两年好像在研发一个电推进设备……”

电推进,由于对工质的依赖较低,结构也比较简单,因此几乎没有化学推进带来的一系列弊端,并且可以拿出惊人(四位数)的高比冲。

唯一的问题就是推力确实是很小。

但对于卫星来说,反正太空环境的阻力几乎可以忽略不计,推力小点无非工作时间长一些而已。

总的来算,以电推进设备普遍万小时水平的工作寿命,肯定是比传统方案坚挺得多。

如果是普通卫星,那过长的变轨时间或许还会给地面测控系统带来不必要的压力。

然而对方想要测试的正好是自主定轨技术……

简直绝配。

前世华夏的电推直到2010年代才真正上星,但从实际情况来看,地面测试其实很早就开始了。

如果能额外提供一部分资源,把时间节点提前几年应该不是问题。

不过,孟志中对此似乎比常浩南更加了解:

“我知道,金城物理研究所的LIPS-200,电子轰击式离子推进系统,40mN推力,3000s比冲,寿命1.2万小时,目前正在进行长寿命地面考核验证,预计还要进行个1年左右……”

“那不是正好能赶上么?”

常浩南一拍座椅扶手:

“电推进技术未来航天器的核心技术,跟自主变轨配合得又好,完全可以捏合在一起,打一组卫星上去一起测试。”

“虽然要在地面上等个一两年功夫,但是测试工作可以集中进行,总比搭实践七号的便车,隔上几个月甚至一年才出一组数据要强吧?”

孟志中闻言挠了挠头,露出有些苦恼的表情:

“LIPS-200其实在短时间内没有上星的计划……”

“啊?”

常浩南也是一愣。

“电子轰击这条技术路线别的都还好,寿命在电推进里面是低了点,但不搞深空探测的话也足够用……就是耗电量实在太大。”

孟志中解释道:

“别说小卫星平台了……东方红3卫星,在近地轨道的稳定供电能力也才1.7kW,LIPS-200一开机,单推进功率就要用掉1.5千瓦左右……剩下200W,别说任务载荷,就连星上控制系统都不能稳定维持……”

这个数据,常浩南倒是知道:

“那最高供电功率呢?”

常浩南现在最多算是对卫星载荷有些研究,至于整星系统,虽然不可能两眼一抹黑,但也就是一知半解。

至少肯定比不上孟志中这位专家。

后者几乎不假思索地给出回答:

“2.3kW……但这个数据没意义啊?”

星载太阳能电源的输出具有强烈的非线性特征,其在低电压下可以视为恒流源,而高电压下则为恒压源,故输出功率除了受到光照强度和温度这些外部因素影响外,还与负载出电压密切相关。

只有在某一特定电压下,输出功率才能达到最大。

也就是2.3kW。

但显然,要想达到这一指标,条件非常苛刻。

星上设备的工作条件复杂,不可能一直这么稳定。

所以孟志中才评价为没意义。

而1.7kW,则是工程师根据卫星用电负载的特征,标定出的一个“大概率能够实现”的范围。

其实这个年代的星载设备,性能普遍比较抱歉的同时体积和重量又很大。

相应地,能耗也比较低——

你真要塞那么多设备,那东方红3的体量也堆不上去。

所以1.7kW对于一般载荷,比如实践七号来说,也足够用了。

只是离子推进在卫星上确实属于电老虎级别的用电大户,所以才整出来个缺口。

不过……

也不是没有办法。

“咳咳——”

常浩南清了清嗓子:

“我们航空领域有一项最大功率点跟踪技术,可以根据负载情况实时调节太阳能电源的输出电压,让它能比较稳定地保持在最大功率点附近。”

“其实就是对直接能量传输电源系统的主误差放大电路进行修改,增加一个D/A转换器和相应控制单元,就能实现基准电压的变化……代价是电源的极限寿命会下降,但其实一般卫星也很难工作到电源损坏,所以影响或许也不是那么大……”

对于孟志中来说,这完全是意外之喜。

就好像你原本只是兜里有两块零钱,想着找个地方花掉于是买了瓶啤酒。

结果瓶盖打开发现中了二十万一样。

一时间,他甚至都没来得及感受到喜悦之情。

先涌上来的反而是好奇:

“说个题外话……你们搞飞机的为什么需要这种技术啊?不是有APU么,而且发动机本身也能稳定供电?”

“……”

对方这脑回路也是让常浩南有点懵。

实际上,这是二十年后用在太阳能长航时飞行器上的基础技术之一。

但眼下还真不太容易解释得清。

于是,他只好打个哈哈:

“这不就是因为对于飞机来说没什么用,所以我才刚想起来么……”

孟志中的疑惑显然没有完全消失。

但到了这会,刚才没感觉到的惊喜已经有些后知后觉地占据了情绪中的主导:

“如果真按你说的,那都不用特别精确,只要能把功率提到2.0kW以上,就足够把LIPS-200给装上去了!”

常浩南跟着点点头:

“那我倒是可以在实践七号上面,顺便验证一下这个最大功率点跟踪技术……”

(本章完)

第1115章 涉核课题?

对于常浩南来说,相比于直接用实践七号卫星群和并不成熟的北斗一代来凑合着测试自主定轨技术,仅仅验证一个最大功率点跟踪显然只是个随手而为的事情,并不需要他额外花太多力气。

仅靠张维永等人仍然能够完成。

更重要的是风险很小,也不会对星座本身的任务载荷产生影响。

而孟志中本来也是给这次没能评上院士的同僚争取一个机会,现在虽然看似要拖延几年才能上天,但结合实际情况来看,反应到最后的测试效率还会更高。

双方自然是皆大欢喜。

而正好也是在这个时候,刚刚离开的陆永祥和徐迪匡等几人也重新回到了会议厅。

“各位同志。”

考虑到刚才一直是科学院的院长在上面讲话,现在怎么也该轮到工程院这边露个脸了。

而随着徐院士的上台,刚刚还有些嘈杂的会议厅很快重新平静了下来。

“颁证仪式的相关事宜已经准备完毕,烦请同志们跟随工作人员的引导,移步至大礼堂……”

坐在最前排的常浩南甚至不用回头,都能感受到身后的空气在这一瞬间几乎凝固。

毕竟从原则上讲,只有在拿到证件之后,才能算是正式得到组织承认的院士。

虽然实际当中很少有人会去死抠这种细节,但是人嘛,仪式感总归还是需要一点的。

或许也是因此,众人都表现出了相当高的积极性。

仅仅几秒钟的功夫,整个会议厅就已经站起来了一大片人。

其实常浩南也想赶紧出去,无奈坐在第一排,这里作为偏厅又没有侧门,所以只是瞅了一眼后面黑压压的情况,就把才半抬起来的屁股给放回去了。

不过,这副做派看在外人眼里,可就成了心态稳如泰山的表现。

尤其是之前就对常浩南欣赏有加的陆院士,更是在心中微微称赞。

“常院士。”

稍微思索片刻之后,他更是径直来到了常浩南旁边重新坐下:

“等会颁证仪式结束之后,你先别急着走……”

“???”

其实刚才陆永祥在台上的时候就不难听出来,他说话时带着些浙省口音,因此平时和人交流的时候都会特地放慢语速。

但就算知道是这样,这句类似“放学后别走”的起手式还是让常浩南差点没绷住,花了好大力气才强行憋住笑意。

“我和屈院士有些业务方面的事情想和你交流一下,当然,顺便也是相互加深一下了解……”

这个姓氏并不算常见,常浩南简单回忆了一下,也只想起之前向自己提过一个问题的屈良生院士。

只是这两位,之前和他都没有过什么接触。

而且一个是机械故障诊断领域的泰斗,另一个是流体传动与控制专家,似乎和手头的几个项目也没有太直接的联系……

不过,毕竟是科学院院长发了话,常浩南还是同意了下来。

搞得他在后面参加颁证仪式的过程中,都因为好奇心而有些心不在焉的。

好在一百多号人,就算是分批上台,时间安排也很是紧张,所以倒也没人注意到这一点。

相比于前面的座谈会,颁证仪式因为领导多级别高,整个流程要冗长很多。

等到仪式结束,又吃过午饭之后,都已经是下午两点钟了。

因为陆院士当时也没说更具体的事情,所以常浩南只好在大会堂门口等着。

但很快,他就发现自己选的这个地方似乎不太好……

在跟同样准备离开的同僚们打了不知道多少个招呼之后,口干舌燥的常浩南总算听到了从身后传来的熟悉声音:

“常院士!”

他回过头,果然看到了正从不远处楼梯上下来的屈良生。

在他身边,还有一名搀扶着胳膊的工作人员——

对方已有72岁高龄,又在一线坚持工作多年,身体一直都不太好。

走到近前之后,屈良生才继续道:

“陆院长刚才被上级领导叫走,好像是要讨论一些政策方面的问题……他说让我们两个先去院里面等一下,他应该很快就会过去。”

科学院可不仅仅是个高水平学者的自发结社,还是国家在科学技术领域的最高级别咨询机构。

陆永祥作为院长,在一些政策制订过程中参与讨论甚至决策,都是很正常的事情。

“好。”

常浩南刚想点头,但又止住了动作:

“科学院还是工程院?”

这个问题让刚停住脚步的屈良生一愣。

随即反应过来,虽然陆永祥是科学院院长,但自己这三个人凑在一起,总共有五个院士头衔。

真要说共同的身份,那反而是在工程院……

“忘了你也是在两边兼任院士了……”

屈良生略带无奈地摇了摇头,接着用半开玩笑的语气说道:

“这下子,我倒是成了拖后腿的咯……”

常浩南顺势上前,准备扶起屈良生的另外一边身体:

“就是分工不同,哪有什么后不后腿的说法……”

却被后者给连着旁边的工作人员一起挣脱了:

“行了行了,小刘你先去开车就好,我还没老到路都走不动……被你们俩这么架着,让人看见还以为是老头子犯什么错误被带走了……”

说完整了整脖子上的领带,继续道:

“陆院长刚才也没说,但是会有车在前面带路,所以咱们只要跟着就好……”

……

从大会堂,到三里河路52号,甚至连弯都不用拐。

沿着长安街和复兴门内大街一路往西,就到了。

总共也就两公里左右的路程。

所以,没过多长时间,常浩南和屈良生就已经坐在了科学院的一间会议室里。

而陆永祥也如他所说,并没有让他们等待太长时间,很快就风尘仆仆地赶了回来。

“实在不好意思……我主动提出来的见面,结果把你们二位给扔在这了……”

他一边脱掉大衣外套,一边向二人道歉。

当然,谁也不可能真为了这点小事怪他。

因此三人很快进入正题。

“常院士,之前院士评选阶段,我看过你提交上来的材料……其中有一份是说,你们已经在实际项目中应用过电磁轴承技术了?”

陆永祥开门见山。

这一下子,常浩南倒是有点懂了。

电磁轴承是未来超高速旋转机械当中的必要的支承元件,而对方主攻的流体传动领域,正好需要这一类设备。

“没错,我们是有这方面的应用向研究。”

他回答道:

“不过,具体项目的话,目前只是用在一个联合研发的外国发动机上面,而且还留有机械备份,主要是用于收集用户数据,所以还没有在我们自己的型号上用过。”

“原来是这样……”

陆永祥语气虽然平淡,但从表情上看,常浩南的回答反而让他感到几分惊喜:

“不知道常院士是否方便透露一下,你们是如何解决在超高速转动过程中,因为负荷过大而导致的转子寿命问题?”

电磁轴承本身,其实研究已经算是比较成熟了。

但这总归是个附件。

轴承能支持几万甚至十几万每分钟的转速,不意味着轴承负载的设备也可以。

尤其电磁轴承因为没有刚性接触,因此从根子上就必定存在更严重的陀螺效应和振动干扰,而且在超高速下转子在工作转速范围内需要通过多个临界区,控制逻辑还要比传统轴承更加复杂。

也难怪陆院士会如此急切。

不过,常浩南却苦笑着摇了摇头:

“没什么不方便的,因为我们根本就没解决……”

“嗯?”

“啊?”

对面的两位院士同时一惊:

“那你们是怎么通过的寿命和可靠性测试……”

常浩南见状赶紧解释:

“我们选择电磁轴承,只是单纯为了提供一部分电力,以及减少零件个数而已……”

“所以,SeA650其实只有一号支点,也就是最外面的那个风扇上用了电磁轴承……这方面陆院士应该了解一些,风扇的转速远远低于压气机和涡轮,一般只有每分钟几千转,巡航情况下可能还要更低,所以并没有径向载荷方面的压力……”

听到这个回答,陆永祥和屈良生的目光黯淡了一瞬间。

不过,很快就重新恢复了原样。

毕竟都是院士级别的大佬了,本来也不可能单单指望着别人喂现成的。

“情况是这样。”

这一次,开口的是屈良生:

“我和陆院长目前正在研究与超高速旋转设备配套的电磁轴承-柔性转子系统,不过金城那边在这方面的软硬件基础都比较差……如果从头开始建设,那必定要消耗难以估量的资金和时间,所以我就想,能否和常院士你合作,顺便也可以利用一下贵集团现有的经验以及测试平台……”

对于这种操作,常浩南倒是很熟。

只不过,之前一般都是从他这边发起的而已。

“超高速转子……如果我们未来在新一代航发上面打算全面使用电磁轴承,那确实也有需求……”

思索片刻之后,他才缓缓开口道:

“但我想知道,二位从事的这个研究,原本是打算应用在什么方面上的?”

陆永祥和屈良生对视了一眼。

“超高速离心机……或者更直接点说,就是提取高浓度核燃料!”

(本章完)

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