第1353章 让人类科技脱离烧开水

虽然刑牧春已经说过,首射的全部参数都是提前装定好,无需发射单位进行过多操作,只要按点火键就完事了。

但在梁彦刚看来,这只能算是任务的最低要求。

一名优秀的指挥员,绝不能仅仅满足于此。

更何况按照对方的说法,如果首射成功,那么后续的几次发射之间的间隔应该很短,而且难度也会越来越高。

如果到那时候再临时抱佛脚,那很有可能根本来不及。

自己丢脸乃至给810旅丢脸都是小事,要是因此而影响到了研发部门对于装备的开发策略,那可就成历史罪人了。

因此,在跟刑牧春对接过后续工作的部分细节之后,他便带着部队开始了纸面和实操的双重特训。

当然,梁彦刚是没能耐给手下搞纸面特训的。

就连他自己都得几乎从零开始学起。

于是,在一番死缠烂打,以及跟上级的请示之后,原本预计只在鼎新待三天的刑牧春,也被迫把自己的行程延长到了一周。

而在另外一边,怀柔科学城里的常浩南,也得到了一个喜讯。

一个让他有些意外的喜讯……

……

“常院士,在组织的关怀和照顾下,在您的带领和指导下……短促放电版本的磁流体发电验证段,已经顺利落地了。”

韩陈峰手里拿着几张不起眼的A4纸,用无比平淡的语气对常浩南说道。

后者今天刚一上班就在办公室门口看到一脸憔悴的韩陈峰,还以为对方是来找自己要什么设备,或者请求什么帮助的。

结果连外套都还没来得及脱,就听到了这么个突如其来的消息。

整个人的动作直接停滞了一瞬间。

然后下意识瞄了一眼挂在墙上的日历。

如今是2007年9月份,距离他和韩陈峰提出磁流体发电站的设想,也就过去了不到一年功夫而已。

在某个瞬间,常浩南突然有点感同身受。

怪不得之前那些老前辈看见自己几个月就做完项目的时候,一个个都跟见鬼了似的——

沉浸在工作中的研发人员自己或许没什么感觉,但从外人的角度来看,是真有点惊人。

好在他本人就没少干一样的事情,所以倒不至于把这种情绪表现得太过明显。

趁着停顿的机会,常浩南顺势重新拉上了外套的拉链,做出一副不出所料的样子:

“运行参数怎么样,还有对外部环境的适应性如何?”

或许是因为演技到位,韩陈峰还真就没瞧出什么端倪,还以为是一切都在常院士计算当中,不免露出有些遗憾的表情。

但很快就回答道:

“因为只是原理验证设备,所以峰值功率只有170兆瓦,单次工作时间55-60毫秒,全过程平均功率大约95-100兆瓦,勉强符合设计预期……但后续还有很大的提升空间,只是需要更加专业的平台和更充分的准备,当然还有更多资金投入才行。”

说“只有”170兆瓦,绝对不是韩陈峰的凡尔赛。

这个数字看着虽然挺吓人,几乎等同于一个中型的火力发电机组,但却无法持续输出,而是只能坚挺一下子,然后就要进入漫长的空窗期。

距离“循环工作、连续发电”的设想,更是还有相当一段距离。

哪怕是电磁弹射或者电磁能发射这样本就需要脉冲式放电的用途,不到100毫秒的放电时间也着实过于寒碜了一点。

如果把工作时间拉长,那么功率参数就会出现指数级的下降。

确实只是先期验证设备的指标。

当然,相比于过去那些只能当玩具的同类产品而言,已经有了质的飞跃。

至少能够确定这项技术具备应用层面的潜力。

“走,去你那边看看……”

常浩南指了指门外的方向,示意对方带路。

虽然韩陈峰的大部分家底都在盛京,但为了能蹭到足够强大的爆轰驱动段以提供足够高密度的等离子体,整个磁流体验证设备的研制工作都是在怀柔科学城里面完成。

包括验证设备本身,也是被安置在附近一处被临时腾空出来的实验室里面。

所以,只过了不到十分钟,常浩南就看见了韩陈峰鼓捣出来的那套磁流体发电系统。

由于整个设备核心就是一根跟激波风洞类似的正向爆轰驱动段,所以单从外观上看,跟一台小型风洞并没有什么区别。

只有通过负载部分的真空罐,以及由强磁铁构成的发电通道,才能依稀看出它的特殊之处。

韩陈峰拍了拍设备最前端的法兰盘,向常浩南介绍道。

“激波发生部分我们直接借鉴了JF14风洞的设计,并在其基础上等比例缩小……事实证明完全是牛刀杀鸡,其它子系统完全匹配不了它的性能,哪怕把额定功率再提高十倍都绰绰有余……”

在工程上,如果把一个设备等比例放大一个数量级,那一定会出现各种各样离奇的问题。

但如果是缩小到原来的十分之一,则通常会省心很多。

而且研制生产所需的工时,往往会比十分之一更少。

只是成本方面,会因为过度用料而有些浪费。

但考虑到韩陈峰他们的效率,这样倒也无可厚非。

“我们混合了氩气和氙气作为工质气体,并向其中掺混一部分碱金属作为电离种子,以提高其电导率,降低相同发电功率下对于外界磁场的需求,您知道在强磁体这方面,我们国家不算领先,而考虑到这项技术可能的军事用途,我们也没有选择进口……”

听到这里,常浩南突然抬手打断:

“我记得你刚刚说的是,性能勉强符合设计预期……也就是说你们,或者你个人,原本对这台设备的性能有着更高的期待,但最终测试得到的结果并没有达到这个水平,应该没错吧?”

韩陈峰一愣,接着露出“不愧是您”的表情,并点了点头:

“没错,其实我个人预估的峰值功率应该能达到250MW以上。”

“那有没有分析过,中间的差距是什么原因导致的?”

随着年龄的逐渐增长,常浩南已经越来越符合一般概念里“导师”的形象了。

“因素有很多,但最重要的应该是我低估了发电通道对于工质性能产生的不良影响,幸亏在李子寅同志的建议下留出了足够多的余量,否则恐怕连170MW的设计指标都无法实现……”

说起这件事,韩陈峰的表情也变得愈发严肃起来:

“至于具体是发电通道的哪个部分出了问题,我们还在回溯整个设计流程。”

这一次,常浩南没有接话,只是来到负载段旁边,盯着上面的铭牌看了大概半分钟。

然后才转过身,再一次问道:

“你们在设计过程中,用的是修正过的等温气体流动假设?”

一句话惊得韩陈峰甚至忘了直接回答,而是下意识反问:

“这您都知道?”

显然,常浩南的猜测没错。

“这就不奇怪了。”

他指着包裹在厚厚隔热层里的发电通道解释道:

“流体流过发电通道壁面时,边界附近因冷却形成具有温度梯度的薄气体层,紧贴电极表面的边界层温度分布不均且远低于中心主流,改变了电极间导电气体的电导率,表现在宏观上就是工质气体的性能降低。”

韩陈峰张了张嘴,但没能发出任何声音。

这种连设计过程和实验参数都没看过,光是听他描述就能进行归因分析的操作,实在是过于挑战他的世界观。

犹豫半晌之后,他才试探着问道:

“常院士,您不会是……看过我们的日志文件吧?”

“那倒没有。”

常浩南笑着摇头:

“实际在今天之前,我甚至都不知道你们的进度已经到这种程度了……”

相比于每周都要提交报告的高超音速项目,韩陈峰这边因为并非当前重点,所以汇报的频率和细致程度都有所不如。

“那……”

“我以前搞航发的时候,遇到过类似的情况……”

常浩南拍了拍掌心沾上的浮尘,继续道:

“所以解决办法应该也跟航发差不多……在壁面开孔或开槽,把抽吸电极对称布置在发电通道与磁感线平行的侧面,与排气盖板封闭贴合形成抽吸真空腔,波纹管两侧通过真空法兰分别连接绝缘连接段和排气连接段,将流入真空腔内的薄层气体,也就是附面层排出,就能让主流高温流体重新占据壁面,提高贴壁流体的温度,从而产生更大的感应电动势。”

“至于能不能达到你估计的250MW以上……就只有试过之后才知道了。”

(本章完)

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)

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