第1354章 电磁能发射系统

对于等离子体理论研究出身的韩陈峰来说,附面层抽吸这个概念确实有些陌生。

好在其原理并不复杂,无非是提前移除可能引起分离的低能量流体,或者至少推迟近壁面流动由层流向湍流的转换点,从而减小损失。

最早被常浩南用于涡扇10发动机,以提高压气机的升压效率。

眼前磁流体发电机的发电通道虽然不是叶轮机械,但设计方法仍然是相通的。

常浩南只用了几分钟,就向对方解释明白了整个过程。

韩陈峰思索片刻,然后干脆摘下发电通道表面的隔热层,在壁面上比划了几下:

“这样的话,除了发电通道内壁上的电极要进行修改以外,还需要一个相应的结构把抽出来的气体安全排放出来……”

相比于压气机叶片端面的复杂情况,这个大体呈前窄后宽的喇叭型发电通道实在是简单到不能再简单了。

所以常浩南几乎在想到解决思路的同时,就已经构思出了大概的设计方案。

他拿过一支笔,唰唰几下画出来了个简单的发电通道截面示意图:

“更复杂的情况以后再考虑,单就你这个验证设备来说,抽吸电极可以设计成一个带凹腔的导电平板,在外缘部分设置与下端发电通道连接的通孔,凹腔底部靠近进气端处切削出倾斜的深槽作为抽吸流道,排气盖板就直接做成一个带排气孔和真空法兰的平板,二者贴合形成真空腔……”

韩陈峰一开始还对这个电极的运作过程有些疑惑,但在看到组装起来的结构图之后,也瞬间露出了一脸恍然大悟的表情:

“那抽出来的气体也没必要浪费,可以在排气孔出口再外接一条波纹管,直接送入排气连接段,让稀有气体,以及仍然残留在其中的部分等离子体参与到下一个循环里面……”

“我马上联系负责结构设计的李子寅同志,让他重新核算一下发电通道的设计参数,看是否需要其它额外的结构修改……如果余量足够的话,那就在这个发电通道上原位改进……”

这又是开槽又是开孔的操作,势必会对结构强度产生不良影响,偏偏发电通道又是爆轰驱动段后面的最主要负荷,需要在高温高压的条件下工作。

因此在任何改进落实之前,都必须提前确定设备本身能够安全运行。

对于更加具体的开发工作,常浩南并不准备插手,因此在听过韩陈峰的计划之后只是补充道:

“关于抽吸槽的具体参数,你们核工业系统以前可能没有这方面经验,我让老刘从606所派几名技术骨干过来支援,不过你们的进度得快一点,他们那边现在时间紧任务重,人手也很紧张……”

尽管过去十多年里,华夏在教育方面投入了不少精力和资源,但技术人员总归不是可以量产的工业品,其中有能力独挡一面的更是凤毛麟角,只能通过大浪淘沙的方式进行筛选,最终导致技术发展和产业扩张的需求远远超出了人才培养的速度。

至少对于常浩南来说,相比于世纪之交那两年,无人可用,以至于必须让一个人身兼多职的情况反而变得更多了。

听到能够获得额外支援,韩陈峰面色一喜,当即保证道:

“这个您放心,在搭建这台原理验证设备的过程中,各个子系统的供应商选择,还有装配制造流程我们都已经滚瓜烂熟,只要只要设计方案拿出来,大概一周之内就能搞定……”

原理验证设备,就类似航发那边的原理样机。

各方面突出一个凑合,只要能跑起来就算成功,无需考虑太多具体生产需求,所以成本低周期短,一旦发现路线走不通,推翻重来的心理负担也比较低。

“那我这就……”

常浩南刚准备说自己回办公室打电话,就被韩陈峰从身后叫住了:

“常院士,还有个事情……”

前者脚步一顿,稍一抬手示意后者直说即可:

“按照之前的计划,在确定爆轰驱动磁流体发电的原理可行性之后,下一步就应该考虑连续工作产生周期性电势差……但这个先决条件在地面上基本不可能实现,您看高超音速飞行器那边……”

这一刻,常浩南的感觉只有——

“麻了”。

自打重生以来,还是第一次被别人催进度的。

磁流体发电需要适配吸气式高超和超燃冲压发动机,一时间他还真就拿不出来。

但整个研发计划又是自己给韩陈峰指出来的,要是干到一半跟别人说你先歇上个一两年,好像也不是那么回事……

常浩南的大脑飞速运转,很快便想到了找补的方案:

“跟吸气式高超结合这事先不着急,毕竟两边都是全新的概念和技术,风险一旦叠加起来就有失控的可能。”

他不疾不徐地背过手,做出“一切尽在掌握”的样子:

“你们先验证一下我说的思路,看是不是能把设备输出的峰值功率提高到250MW,或者至少200MW以上的水平。如果可以的话,那就先去做一轮应用论证……一方面是找到并解决那些原理研究过程没能暴露出来的问题,另一方面也是向上级证明,这个项目的成果产出配得上后面需要的巨大投入。”

韩陈峰闻言挠了挠头,心说怎么好像跟一开始讲好的不太一样。

但看了看眼前一脸笃定模样的常浩南,还是决定不再纠结这些细枝末节——

既然常院士这么决定,那想必肯定有他的道理。

“但应用论证……”

韩陈峰在脑海中把日常生活中需要脉冲放电的地方都过了一遍,然后无奈地皱皱眉:

“即便是需要脉冲放电的场合,多数情况下功率曲线也是相对平缓的那种,磁流体发电的输出时间实在太短……”

“如果附加额外的电路倒是可以调整工作特性,但现在中低功率的飞轮和电容储能技术本身就已经比较成熟了,反倒有点多此一举那意思……很难说有什么竞争力啊。”

由于研究方向比较特殊,核工业240所过去很少承担面向应用层面的项目。

尽管近些年来业务范围有所拓宽,但想象力不足的短板很难在一两年的时间里弥补。

“既然面对现有需求的竞争力不够,那我们就创造新的需求……”

对于这个套路,常浩南已经是百试不厌了:

“如果按照平均功率100MW来计算,那么相当于说,就连这台实验室级别的原理验证设备,都可以在0.05秒内产生大约5兆焦耳的能量,考虑到电磁能的终端转化效率能达到一半甚至更高,那呈现在负载端也能有2.5-3MJ左右。”

“按照一般规律,真正上规模的工程样机,输出能力至少要提高两个数量级,达到200-300MJ的水平……这个数字,可就不是飞轮或者电容能够轻易实现的了。”

韩陈峰眼前一亮:

“电磁能武器……比如电磁炮?”

化学能火炮的炮口动能上限基本也就在25-30MJ左右,如果能一次提高10-12倍,那对于军队来说显然很有吸引力。

“呃……这么说倒也可以。”

常浩南勉为其难地点点头:

“但对于真正的武器来说,爆轰驱动的准备时间还是太长……我刚才瞄了一眼你们的测试流程,全自动模式下的理想准备时间是两分钟,那就算用6-8组爆轰段轮流驱动同一个发电通道,也最多只能把单次准备时间压缩到15-20秒……”

“这个发射频率对于战列舰而言或许够了,但现代火炮不可能忍受这么低的射速,再说单凭提高初速来增加射程的效费比很差,氢气和氧气的成本又高,就算日后把氢气换成甲烷也很难说比正儿八经的导弹有性价比。”

韩陈峰想了想,觉得对方说的有理:

“那您的意思是……”

“最终目标肯定是航空母舰上的电磁弹射器……当然验证阶段可以暂时叫做‘电磁能发射系统’之类不太敏感的名字。”

常浩南终于挑明了自己的思路:

“尤其是核动力航母,氢气和氧气可以靠反应堆直接产生,15-20秒弹射一次的频率几乎是蒸汽弹射的两倍……这项技术我们国家其实很早就开始预研,只是因为欠缺高规格储能元件才始终没办法实用化,而我们的方案恰好可以绕开这个障碍。”

“要说缺点,那就是多个爆轰段组合起来,体积肯定比电容储能更大,但对于航母来说,也不差这一点空间……”

(本章完)

第1355章 真核电池

第1355章 真·核电池

一番画饼之后,常浩南总算是让韩陈峰暂时忘掉了吸气式高超的事情,转而把注意力暂时放在应用层面。

不过,电磁弹射也好,电磁炮也罢,都只是常浩南拿出来转移对方视线的临时方案而已。

他刚刚真正想起来的,是一个很早以前就形成过构想,但一直没找到机会落实的思路。

实际上,不仅还没落实,甚至还没有确定理论层面是否可行。

回到办公室之后,常浩南首先处理掉了一些惯例需要他来批复的日常事务,直到时间来到9点钟之后,才拿起桌上的红色电话,拨出了一个号码。

“嘟——嘟——”

漫长的回铃音响起。

直到常浩南以为不会有人接起这个呼叫时,话筒那边终于响起一个声音。

“这里是镐京交通大学机械工程系,请问您哪位?”

他稍微愣了一下,本来想好的寒暄话语也被硬生生憋了回去。

相较于自己想要联系的那个人而言,这个声音显然有些年轻了。

于是,只好向对方报上身份:

“我是航空动力集团的常浩南,想要找屈良生院士沟通一些项目需求方面的事情,你直接报我的名字,他应该知道的。”

在四年前常浩南刚刚评上院士称号之后,二人曾经在超高速离心机领域进行过一次合作,并且一直保持着大约三个月到半年联系一次的频率,相互之间也算是熟悉。

然而,电话那头却报以一阵沉默。

常浩南还以为是通话质量有问题:

“喂?”

一声试探,总算获得了回应:

“对不起常院士,老师目前病重正在治疗,我是他的学生安守智,如果您的需要不涉及保密问题的话,或许我可以试试能否帮忙……”

常浩南注意到,对方说的是“尝试帮忙”而非“代为转达”。

也就是说,屈良生的情况恐怕不太乐观。

当然,考虑到对方评上院士的时候就已经72岁高龄且长期带病,倒也不算十分出人意料。

只是让他生出了几分怅然若失的感觉。

实际不仅屈良生,包括杜义山和丁高恒等常浩南更加熟悉的人,近些年来的身体也是每况愈下。

只能说,老一辈确实在逐渐退出历史舞台。

瞬间的出神过后,常浩南重新平复情绪,优先应对眼前的通话:

“没什么需要保密的……我想到了一个核能发电的新技术路径,但还有些具体情况需要找一位反应堆设计领域的专家确认,不知同志能否引荐一位?”

屈良生虽然是核能领域出身的院士,但主要负责离心设备研发,本质上还是机械专业。

常浩南之所以找到他,只是想要一个比较合适的切入点而已。

而另一边的安守智很显然被这句话惊得不轻。

“核能发电的新技术路径”,这哪是随随便便就能想出来的?

如果换个人说这话,他大概率要当做是魔怔民科或者单纯恶作剧而直接挂断电话。

但常浩南这个名字,总归还是有些说服力……

少许纠结过后,安守智还是选择相信对方。

几十个名字在他的脑海中一闪而过:

“反应堆设计方面的话,或许彭觉先彭院士会比较符合您的要求。”

说完之后,又想到常浩南对这个名字应该比较陌生,又介绍道:

“彭院士是搞核武器研发出身,90年代中期以后又专注研究核能开发利用,应该会对您提出的概念比较熟悉和感兴趣……”

后者听到这里也不由得苦笑。

对方应该是望文生义,听见自己的名字就下意识以为要军用。

属于是这些年来形成的刻板印象了。

好在他刚才到网上搜索了一下,发现这位彭觉先院士最近研究的课题方向,还真就能和他的想法扯上关系。

也算歪打正着……

……

常浩南原本的打算是,先找个近两天不算太忙的日子,去医院探望一下屈良生。

结果他这天上午给工程物理研究院去的那封函,在当天傍晚就收到了回应。

第二天一早,彭觉先本人更是直接来到了怀柔科学城。

反应速度让常浩南叹为观止。

事已至此,只好先谈正事。

“彭院士,我构想了一种新的核能发电思路,不需要用到水或者液态金属作为发电工质,甚至也不需要汽轮机,就可以直接转化生成电能……暂时命名为核电池。”

常浩南开门见山地引入话题。

当彭觉先听到“不需要汽轮机”的时候,整个人为之一振,看那架势差点就直接站起来。

自从工业革命以来,人类的技术水平在短短的200年里突飞猛进,但在能源利用这一块并没有脱离烧开水这个框架。

无非燃煤锅炉和核反应堆是直接烧水,内燃机和燃气轮机则是加热工质气体而已。

无论郎肯循环、布雷顿循环、斯特林循环……总体上仍然是膨胀做功那一套。

在地球上,氧气和水充足,当然无所谓。

到了地球外面,肯定不能继续靠这种方式完成能量转化。

如果能突破这一原理层面的桎梏,那无疑是为人类进入下个时代的道路照亮了新的曙光。

然而,整句话说完之后,彭觉先的脸上却又显露出了些许遗憾——

在他的专业领域内,由于特定一段时间的炒作,导致“核电池”一般指代同位素电池。

算不上什么划时代的新技术。

尽管如此,彭先觉还是耐心地确认道:

“常院士,放射性同位素电池的概念已经相当成熟了,主要包括两个大类将近十个小类,不知道您具体指的是温差热电式、热光伏效应式、辐射伏特效应式、热离子发射式……”

常浩南刚才还在疑惑,为什么对方听完之后会是那样一副奇怪的表情。

现在终于知道,原来又是沟槽的定义问题。

于是赶紧打断了对方的报菜名:

“我说的不是同位素电池……是真正的热电直接转换过程。”

说着从旁边拿出了早已准备好的概念图。

“采用氦/氙混合气体作为工质,在充当冷却剂的同时利用核反应实现电离形成导电流体,经过增压加速之后通过垂直磁场,从而直接产生感应电动势。”

“工质气体经过发电通道后仍携带大量的热能,这些热能一部分经过散热器排散到空间,另一部分随工质经多级压缩机送回热交换器,完成二次交换后被送回核反应堆,实现发电工质的完全循环使用……”

“……”

实际这个方案,跟之前国外用燃煤或燃气锅炉产生等离子体发电的思路异曲同工,只是把费拉不堪的化石能源换成了宇宙中最本源的原子能,极大地提高了工质的电离水平。

当然,也极大地提高了对于整个系统的指标要求。

别的不说,光是把一回路冷却剂从水换成气体,就足以把反应堆内壁温度提高到2000K左右。

很少有材料能在如此极端的条件下维持稳定,并保护反应堆芯正常工作。

但另一方面,由于不涉及复杂且低效的多次换热以及机械能转化过程,使用这一设计的真·核电池在能量密度方面必定遥遥领先,而且可以把整个系统集成在很小的空间内,非常适合在一些特殊环境,比如外层空间或外星球来使用。

彭觉先也万万没想到,常浩南这次不是在炒概念,而是要来真的。

看着眼前大胆到有些疯狂的计划,一时间竟不知该作何反应……

(本章完)

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