第1339章 有的同志,有的,像这么强的推进剂

第1339章 有的同志,有的,像这么强的推进剂,我们一共有三种……

事实证明,数值怪带来的震撼往往是最为简单,但又最为直接的。

过了好几分钟之后,沈芳忠才总算回过神来。

不过,还没等他开口,就听到旁边李建强的声音:

“所以这就是你们实现双脉冲动力的方式……直接控制固体推进剂的工作参数,不需要在弹体结构上额外增加一个隔舱或者隔层之类的装置?”

在很长一段时间里,固体燃料的不可控性基本上是整个火箭动力领域的底层逻辑。

就像是牛顿运动力学之于19世纪的物理学那样。

因此,刚才看到材料的那一瞬间,他甚至觉得自己的世界观都要崩塌了。

就像是第一次看到普朗克黑体公式,意识到“世界可能是不连续的”时的物理学家那样。

“当然不需要……”

面对这个问题,林成刚非常干脆地给出了否定的回答:

“大概十几年前,反舰导弹还是以火箭动力为主……当时我们为了提高射程,曾经考虑过你说的那种隔层式设计,让导弹在中段低速巡航,最后再高速冲刺。”

“那时候我刚刚参加工作,主持设计了一种用两层橡胶包裹软木制成的软质隔离装置,橡胶与药柱紧密贴合,点火器和Ⅱ脉冲药柱连接在一起……但测试下来发现稳定性太差,Ⅱ脉冲大概有60%左右的概率会紧跟着I脉冲开始燃烧,根本没办法实用化。”

即便在华夏军工业发展的相对蛮荒时期,也并未放弃过对先进理念和技术的追求。

就连双脉冲动力这种在当年看来十分高大上的东西,都并不只有空军装备研究院进行过研究。

而两边的结论也是基本类似的。

这也是为什么林成刚能在开发CT系列推进剂的过程中,想到向其中加入电敏材料的改性方法。

趁着李建强还在消化这些信息的功夫,沈芳忠重新接过了话茬:

“以你的判断来看,同样的技术,有没有可能用在空军地导部队装备的远程防空导弹上面?”

林成刚神秘一笑,然后拿出了那份今天早上才由工建委下发给他的批复:

“实际上,我也正准备去找你们……”

沈芳忠低下头,目光飞速扫过红头文件中的内容。

很快捕捉到了其中的关键词:

“常院士建议的?”

显然,事情发展的顺利程度远远超出了他的预期。

原本在看到林成刚的时候他还担心,对方在短时间内抽不出足够的精力来跟自己这边协调工作。

结果完全是多虑了。

“是的。”

林成刚点点头:

“但我的工作关系还是要挂在这边,只能以顾问的身份参与你们的项目……”

对于沈芳忠来说,这点小事根本就算不上什么要求:

“这些组织层面的要求,我们全都可以同意,资金和人手也会优先保障到位。”

他直接大包大揽地给出保证:

“最快什么时候可以开始对接?”

这个架势,反而让对面的林成刚一愣。

完全没想到对方竟然如此迫切。

“可能还得一阵子,装药成型之后的药柱强度还有些隐患。”

他语气中稍有些尴尬,于是紧接着又补充道:

“但我们已经在跟火炬实验室那边合作,对CTK系列推进剂的工作流程进行理论计算,以找出问题的根本原因。”

“以他们的水平来说,应该用不了太长时间……”

好像是为了验证这句话的正确性一般。

林成刚最后一个字的尾音还没完全落下,办公桌左上角上的红色电话就铃声大作,打断了三人之间的谈话。

他探头看了一眼,然后直接伸出手,做了个噤声的动作。

“喂,栗教授么……”

电话,自然是火炬实验室那边打来的。

由于常浩南最近基本常驻在怀柔科学城,所以之前跟林成刚联系的一直都是栗亚波。

然而这一次,听筒那头却响起了一个更加成熟的声音:

“是我,常浩南。”

“常院士?”

林成刚的身体反应比脑子更快,尽管隔着一根电话线,但还是蹭地一下就站直了:

“您怎么……”

“你那个体系的情况有点意思,正好这两天怀柔那边事情不多,我就抽出时间过来看看。”

常浩南的声音中带着些许笑意:

“也是碰巧,就出结果了……”

对于常浩南口中诸如“碰巧”、“运气”、“顺便”之类的词,林成刚已经有了十足的抗性,连个标点符号都不会信。

想必是有什么栗亚波解决不了的问题,所以才摇来了自己的导师进行支援。

只不过这属于人家师门内部play的一环,他也不好过问太多。

“那我马上过去……”

正准备结束通话,林成刚又突然瞄了一眼办公桌对面二脸懵逼的沈芳忠和李建强:

“常院士,二院负责红旗9型号研发的沈芳忠总师和空军装备研究院的李建强主任正好在我这边,您看……”

他都把话说到这份上了,常浩南自然也不会拒绝:

“一起过来吧。”

……

因为时间紧张,常浩南甚至来不及整理出一份完整的分析报告,而是直接在计算中心的地下机房里接待了一行人。

“因为不是理想溶液体系,加上工作过程中还存在相变,所以整个计算比较复杂,涉及到很多物理化学的理论知识,所以我就长话短说。”

他说着调出了一张大约100个分子厚度的表面模拟图:

“二次点火失败实际上涉及到了两个独立原因,所以成刚同志你单从宏观工作参数上分析不出结论也是正常的。”

林成刚一时间有些不清楚,自己到底是不是应该为此而感到欣慰。

好在常浩南也没给他太多纠结的时间,便从旁边的桌上随手抄起一支笔,指向图上的一个位置:

“为了保证控制效果明显可见,你用三维多孔聚乙烯醇作为粘合剂,提高了整个体系的电阻,使其只有同时满足高电压与高压强两个条件时才能实现高速燃烧,又通过金属钨进行调节,应该说思路还是比较清晰的。”

这才刚听完主题部分的第一句话,林成刚就已经呆立当场——

对方讲出的这些内容,几乎和自己在开发时的心路历程完全一致。

而他此前却并未跟任何人透露过。

“但这个体系不仅对电压敏感,也对热敏感,持续暴露于高温火焰中会因过热而发生熔融软化和化学分解,所以在你的测试中,冷却状态下一次点火的成功率是100%,而二次点火就容易发生失败,这也是为什么你能在收集到的残骸中观察到的药柱开裂现象。”

林成刚深吸一口气,露出恍然大悟状:

“难怪……”

稍等了几分钟之后,常浩南又打开了另外一份计算文件,继续介绍道:

“另一方面,钨的燃烧特性和电学特性确实都很好,但密度却达到19.35……根据我的计算结果,在推进剂组分混合搅拌或药浆静置固化成型过程中,大概会有70%的钨粉沉淀在药浆混合液底部25%的区域内,这个很容易导致药柱结构内部缺陷。”

如果说前半段内容还让三人听得云里雾里,那这后半段就相对比较易懂了。

沈芳忠面色旋即严肃起来:

“这是不是意味着,药柱的体积越大,留下的隐患就会越大?”

红旗9防空弹的体积是陆军所用短程弹的几倍不止,如果真如常浩南所说,那应用前景可就不太乐观了。

“这是必然。”

后者点头:

“实际即便不考虑钨粉的问题,CTK-2也只能在极小电极间距下通过交流电点火燃烧,对于大型药柱还需要额外涂覆导电层,更进一步降低了体系稳定性……”

这个结论,让带着巨大期待的沈芳忠难免感到有些失望。

他刚想再说点什么,常浩南却又话锋一转,抢先开口:

“其实林研究员的思路,已经算是非常成功了。”

“CTK-2的基底体系问题不大,尤其硝酸羟胺这个氧化剂的选择非常到位,只需要把粘合剂换成聚合度较高的聚乙二醇,再以硼酸作为交联剂,就能在降低点火功率的同时,明显提高力学强度,缓解熔融软化问题。”

沈芳忠伸手摸了摸自己的胸口。

这大落大起的剧情,实在让他一个老头子吃不太消。

而林成刚则愣愣地看着眼前屏幕上的结果,突然有点怀疑世界:

“那钨粉……”

“这就是我要说的另一件事情了,也是你这个体系中最有趣的部分。”

常浩南饶有兴致地回答道:

“只需要调整金属添加剂的类型和工艺,就能从CTK-2的统一基底出发,延伸出至少三种性能各异,适用于不同场合的配方体系……”

(本章完)

第1340章 端面燃烧

“等一下等一下……”

面对如此剧变的局面,最先遭不住的反而是林成刚自己:

“常院士您先让我缓缓……”

相比于火箭动力学出身的沈芳忠以及空中指挥出身李建强,他作为专门研究火箭动力和固体燃料的技术人员,对于理论化学处在一种“懂一点,但又不完全懂”的叠加状态。

而恰恰就是这种状态,让他既不能像纯外行那样忽略全部中间环节只听结果,也没办法迅速并完全理解电脑上展示出的计算过程。

毕竟那还涉及到相当复杂的数学和物理学知识,对于一个传统的工程师来说确实稍显复杂。

结果就是,还没等他完全消化前面指出问题的那部分内容,就又听到常浩南说在自己体系的基础上整出来了三种新花样。

没道心破碎就算是心理很强大的了。

好在常浩南也知道自己的进度可能有点快,所以在听到林成刚叫停之后,颇为耐心地等了一会。

不过,有些东西,不会就是不会。

如果一开始没看懂,那也很难在短时间内自己琢磨明白。

所以几分钟后,林成刚紧皱的眉头不仅没有舒展开来,反而拧得更深了。

眼见这么拖下去不是办法,常浩南只好重新开口,打断了对方似乎没什么效果的思考:

“如果有什么不太理解的部分,也可以直接问我……”

听到这句话,林成刚的脸上闪过一抹纠结。

显然,明明是自己搞出来的体系,现在却还没有别人更懂,这对于一名技术人员而言是个不小的打击。

但总归也不是第一次了,所以他几乎在转瞬之间就做好了自我开脱。

“毕竟是常院士,没什么丢人的……”

在心里默念两遍之后,他故作镇定地点了点头:

“我在设计推进剂体系结构的时候,就考虑过聚乙烯醇的热敏性和水解问题,而且不只是进行了实验室条件下的单独成分试验,也加工成药柱进行过全流程燃烧模拟,但是当时并没有发现类似的问题……”

实弹测试的结果就摆在这里,跟常浩南的计算也能对得上,林成刚肯定明白是自己这边出错了。

但具体错在哪,却让他一时间无法想通。

高分子聚合物由于其特殊的构成方式,即便是同一牌号的不同批次产品,有时也会表现出一定的性能波动,可最多也就是在数值层面有个百分之几的差距,不可能波动出截然相反的特性才对。

“因为这属于一类个体差异非常明显的反应……”

常浩南回答道:

“别说是实验室模拟,就算是之前的试射,打出去的12发弹里面不也有10发是没出问题的么?”

他说着把计算过程翻回到前面的一页,然后解释道:

“正常情况下,就算是用最缓燃的方式工作,固体推进剂的燃烧时间也不会超过5分钟……实际别说5分钟,哪怕50分钟也根本不足以让水的消除反应蔓延到整个药柱,最多就是对性能有些不良影响,而且按比例来看基本可以忽略不计。”

“那……”

这一来一回,已经让林成刚的眼神有点发懵了。

“所以高温下聚乙烯醇降解的关键其实不在水。”

常浩南终于揭晓了答案:

“水消除后的主要产物是烯烃,在聚合物残余结构中形成碳碳双键,并沿着聚合物链迁移到下一个相邻的羟基,继而发生酮-烯醇的异构化反应,而一部分醇解度比较低的聚乙烯醇,分子链结构中会保留大量的醋酸酯基,使分解过程产生大量气态乙酸,并诱发羟基和羰基的剧烈伸缩振动……”

“……”

在把数学语言转变成化学语言之后,林成刚终于念头通达。

“原来如此……”

不过,无论数学还是化学,对于在旁边听着的另外两个人来说都没什么区别。

一头雾水的他们总算等到了这部分结束,沈芳忠赶紧切入话题,以免林成刚再继续下去:

“常院士,我不太懂化学……但是从燃烧动力学的角度上考虑,既然工作流程可以完全控制,那么是不是可以抛弃传统的芯部燃烧模式,直接采用端面燃烧?”

“这样可以把装药截面做成多孔蜂窝状,或者干脆就是实心的……再或者就算维持空心装药不变,端面燃烧也能提高药柱在工作过程中的整体强度,减少发生故障的隐患。”

为了保证燃烧的均匀性,传统固体推进剂都是制作成圆筒型,从柱孔顶部点火之后再由内到外分层燃烧。

这样带来的问题就是整个药柱会越烧越薄,强度也越来越差。

过去的固体推进剂都是一锤子买卖的工作方式,爆发一波之后很快就结束了,这种燃烧方式的影响或许还不大。

但电控推进剂的燃烧几乎贯穿飞行全程,即便改善了药柱的初始强度,也很容易因为中末端巨大的横向过载而出问题。

而端面燃烧则是从下往上把药柱越烧越短,承受过载的能力越来越强,就不会有这方面的顾虑。

常浩南只是对林成刚开发出的推进剂体系比较感兴趣,所以才趁着滑翔式高超进入研发关键阶段之前的当口过来看看情况,并没有提前考虑过更加贴近应用层面的事情,所以闻言没有马上回答,只是低头思索了片刻。

“端面燃烧倒是没有问题,大不了在装药和喷嘴之间专门设置一个膨胀室,关键在于点火方式……”

他说着看向身旁正掏出一个本子奋笔疾书的林成刚。

对方作为CTK系列推进剂的设计者,肯定考虑过这方面的问题。

后者此时也恰好记完笔记,抬起头回答道:

“跟常规推进剂不同,电控推进剂的点火依赖电极与药柱之间的接触,又因为需要多次点火,所以电极必须克服药柱燃烧所导致的形貌变化,始终维持和燃烧面的接触……”

“这种情况下,芯部电极显然是最直观的方式,外电极可以直接与火箭壳体融合,而内电极直接取代原来点火器的位置即可。如果做成端面燃烧,那电极布置就会存在问题。至少有一端需要跟随药柱移动,才能实现持续工作。”

或许是觉得单纯口述有点抽象,所以他左右寻摸了几下,接着从机房另一端拉过来一面白板。

“我也考虑过环-端电极的设计,两个电极全部固定……这样可以让电能热效应产生的热量主要集中于燃烧端面区域,有效降低药柱的熔化现象,而且结构也比较简单,问题是药柱和环状电极之间的接触性能不可靠,如果采用过盈配合,那药柱移动又会存在问题……”

“……”

一时间,几个人围绕着那块白板陷入沉默。

“或许……采用共面电极呢?”

在这方面,常浩南没有特别研究过,所以也不是非常确定:

“两个完全相同的电极布置在同一个面上,通过气压或者液压让药柱随着燃烧不断向下移动维持接触,药柱电流密度集中分布于药柱的燃烧表面,两个电极表面的推进剂均发生燃烧,同时能够克服药柱在电流热效应作用下发生整体过热熔化的缺陷……”

他拿过马克笔,在林成刚的图上稍作修改。

设计这种事情,有时就是这样。

本质或许并不复杂,但如果灵感没到位,那真就有可能被卡住很长时间。

因此,林成刚几乎秒懂:

“而且这样更容易布设网状电极,保证燃气排放过程中不会受到太大的额外阻力……”

见到自己的思路可行,常浩南把马克笔丢到一边,继续说道:

“唯一的问题是,因为需要不断通过外部平衡力移动药柱来实现电极与药柱的持续接触,移动药柱的外部平衡力应能够随负载变化而变化,移动药柱的速度与药柱的燃速要适应匹配,对于固体推进剂来说可能有一定难度。”

“这倒不是问题,我那边有足够多的燃速-电压匹配数据,很容易开发一个新的控制逻辑……”

(本章完)

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