第881章 信号传输层面的麻烦

虽说此时的运9已经跟任何其它型号都没有血缘上的关系,但军用运输机这种东西,在总体设计上其实搞不出太多花样。

尤其是,现在上级单位和用户层面已经给定了非常清晰的技术指标要求。

不说别的,光是“货舱横截面积不小于伊尔76的85%”加上“涡扇动力”这两条,就没给设计层面留出太多操作空间。

涡桨动力的运输机由于飞行速度较慢,所以还能够容许一些稀奇古怪的设计。

但对于巡航速度普遍在600km/h以上的喷气式运输机来说,其总体气动特征已经高度同质化了。

全金属半硬壳结构、带后掠角的悬臂式上单翼和T型尾翼、吊挂式发动机……

大体上就是一架在高度降低、长度缩短,但宽度大体保持不变的伊尔76。

或者说是全方位缩小的C17。

靠巧思来投机取巧的空间很小。

基本就是拼硬功夫。

型号成败的关键在于结构层面的设计,以及一些细节的补充完善。

像是激进的吹气增升技术,对于一架战术用途的双发飞机来说风险过大,属于得不偿失的设计。

而翼梢小翼,华夏在过去的型号中已经有了比较丰富的经验,所以值得一试。

另外就是,战术运输机有在非铺装跑道上起降的需求,所以需要在发动机防异物和起落架结构的设计上进行特别关照,好在连更大的伊尔76都具备这方面的能力,倒也不至于两眼一抹黑……

总之,几乎是在从京城返回南郑的路上,梁绍修就已经粗略构思出了这个方案的整体样貌。

之前丁高恒说的已经非常明白了。

“以秦飞集团牵头”。

就是说还能得到航空工业系统内其它兄弟单位的支援。

其实这也正常。

80-90吨体量的飞机说起来不大,但对于华夏航空工业来说,却还算是个空白。

肯定要集中力量搞攻关的。

不过,那都是正式立项以后的事情。

当务之急,还是把运9从一个需求变成一个正式的项目。

因此,下了飞机之后,梁绍修所做的第一件事就是集中秦飞集团的主要研发力量,开始部署预研工作……

……

而另外一边,常浩南此时还不知道丁高恒已经把运9的研发工作给安排下去了。

他正在为了尽快完善超短激光加工技术而头大……

还是航空动力集团的那间会议室里。

又一场气氛热烈的项目研讨会正在进行。

之所以说“又”,是因为自打上個月项目正式立项开始,几乎每隔几天就要在这里上演类似的剧情。

先是常浩南例行展示一下理论层面的进展,然后就是几名负责硬件研发的带头人开始争论。

而今天的情况……

也差不多。

首先发言的照例仍然是常浩南:

“上一周,侯院士的团队已经利用飞秒级脉冲激光器验证了我之前提出的烧蚀阈值模型。”

“而且,得益于飞秒激光器可以使用更小步长的脉宽进行试验,我们还注意到了一些此前单靠计算没有得到的结论。”

西安光机所在90年代中期就研发出过飞秒(千分之一皮秒)级激光器,只不过峰值功率不能达到工业化生产的需求,因此没有被常浩南选为光源。

不过只是进行材料学研究的话,还是足够了。

“根据烧蚀阈值模型,当激光照射在金属材料表面时,由于金属内电子的比热容较小和剧烈的逆韧致辐射,电子在极短的时间内吸收了大量激光能量,电子活跃性瞬间升高,并且通过电子之间相互碰撞,出现费米-狄拉克分布。”

“此时,由于自由电子所具有的温度远高于晶格所具有的温度,通过和热电子碰撞获取热量的方式晶格的温度逐渐上升,最终达到热平衡状态。达到热平衡状态所需要的具体碰撞时间主要由电子-声子碰撞驰豫时间决定,但对于绝大多数金属材料,都是在10皮秒量级附近。”

“但现在我们发现,在10皮秒以下,还能进一步分为三个更加细致的作用过程。”

理论和实验,永远是相辅相成的。

在常浩南提出烧蚀阈值模型之前,这台飞秒激光器在诞生的最初几年里并未表现出特别可观的科研价值。

而如果没有这台激光器进行试验,那烧蚀阈值模型的完善速度也会大大减慢。

稍微停顿了一下之后,常浩南切换了一页PPT,然后继续道:

“在高能激光照射到金属材料表面上之后10飞秒,就会引发电子受激电离,而继续延长照射时间到100飞秒,才会开始发生电子-声子耦合,不过这个时候还不会表现出可见的热效应。”

“再继续延长,到1皮秒,则会开始电子晶格热平衡过程,此时的热效应已经逐步开始显现,只是受影响的分子数量远低于直接转化为等离子状态的分子数量,基本可以忽略不计……”

“得益于这项发现,我再次对烧蚀阈值模型进行了修正,添加了两个与非热熔过程相关的变量参数,通过隐式方法求解后的差分表达形式是……”

在常浩南介绍新进展的时候,会议室里的气氛总体上还是平静的。

除了侯院士会经常进行主动交流以外,就只是偶尔会有一两个人举手提问。

一来,这些亚皮秒级的研究更多是考虑到战未来的需求,对眼下这个皮秒级项目的影响并不是很大。

二来,也是更重要的……

能完全听懂的人确实是不太多。

不过,接下来的部分,就没有这么和谐了……

短暂的茶歇之后,负责控制信号传输和负责光源控制的两个技术团队就掐了起来。

主要是这个设备,实在是太别扭了。

光源控制团队的负责人韩志高首先表态:

“常总,上次会议结束之后,我们搭了一个简易的原理样机进行测试,到目前为止已经发现了至少8项对激光加工存在影响的主要因素。”

“除了光束质量、脉冲宽度这些我们之前就想到的以外,还有光通量密度、偏振状态和离焦量,这里是指离焦量本身,也就是说,即便最终作用在材料表面的能量相同,不同的离焦量也会产生不同的加工效果……”

一番话的大体意思就是一个:

这套加工方式的控制需求极其精细,信号传输过程必须满足低延迟、低噪声、高带宽和高稳定性,另外由于设备本身高度复杂,因此还要把向外辐射的电磁信号控制在极低的水平。

而信号传输团队的负责霍鹏华则表示你怕不是在做梦,单是光信号和电信号之间的两次低损耗转化就已经够让人头疼的了,哪有那么好的事情能满足你这么多要求,尤其是那个低电磁辐射的要求,本身就和高带宽冲突,除非增加一层厚度和重量极其离谱的屏蔽层,否则根本不可能实现。

更麻烦的是,为了对获取端和控制端进行信号延时补偿,还需要引入一种叫做“真实时间延迟线”的技术,而这东西的补偿能力和物理长度有关,动辄就是几十上百米,又会对传输延迟和损耗带来不利影响……

常浩南看向侯院士,后者则表示二人说的问题都客观存在,确实很难同时满足。

于是,局面就这么僵持了下来。

(本章完)

第882章 光电子数据传输

听着韩志高和霍鹏华两个人的争论,常浩南也隐隐觉得有点脑子发胀。

这种落实到具体层面的项目,他当然也做过不少了。

但其中绝大多数,飞机也好,航空发动机也罢,都算是自己的老本行。

哪怕重生前没吃过猪肉,至少也见过猪跑。

上手自然不难。

而少数不算的,比如之前的重型模锻压机,还有更早些时候的软性磨料抛光技术,也总有相对成熟的经验可供借鉴,其中前者更是连总体设计都有个半成品的方案。

实际上只需要他解决一些关键难题即可。

然而这一次面临的,却实是全新的挑战。

超短脉冲激光加工设备,属于字面意义上的从无到有。

连理论都是他一点点抠出来的。

工程层面就更不用说了。

别说国内,国外也没有先例给他参考。

只有一点点摸索。

不过,常浩南知道,不能让俩人这么继续吵下去。

正常的工作碰撞没问题,但要是搞出火气来,那就免不了要影响后续的项目进度了。

“霍组长。”

他开口打断了这场争论:

“如果暂时不考虑体积和质量的限制,单从技术角度出发,能不能实现韩组长的需求?”

这类设备又不需要考虑出口,一旦建造完成大概率是放在原地十几年乃至更久不会挪窝,所以就算体积大也无妨。

最多就是直接到盛京原位建造。

当成基础设施建设的一部分就行了。

这个思路让霍鹏华直接就是一愣。

在他的职业生涯中,还从未见过如此奇怪的要求。

但仔细一想,很多工程问题确实是由于体量限制所带来的,如果在这方面放飞自我,那确实能少很多问题。

而刚刚还跟他争论不休的韩志高也开始认真考虑这个思路的可能性。

就光路来说,设备体积增大虽然会导致传播距离变长,但这对于激光来说反而不算什么问题,散射和衰减并不会因为从1米变成10米或者20米就不可接受。

反而对一些零部件的精度的要求还能降低。

一切看上去都很美好。

不过,霍鹏华最后还是摇了摇头:

“即便不限制体积和重量,最多也只能解决电磁辐射和传输带宽的问题,但是延迟、同步率和损耗还是会存在,甚至还有可能因为体积变大而更严重了……”

这個时候,侯询院士也插了进来:

“而且很多电子泄露、噪音和失真并不是传输过程,而是信号转换过程带来的,这跟你的设备体积关系不大。”

这基本就是最终结论了。

常浩南只好把这个有点逆天的思路暂时放下,然后开始考虑其他可能。

好在经过这么一打岔,韩志高和霍鹏华俩人也没了继续口头对抗下去的兴趣。

“从技术上讲。”

几分钟后,霍鹏华再次开口:

“利用静磁波器件和超导线是……”

这话才刚说出口,第三组负责材料保障的同志就用十分不和善的眼神看了过去,直接把他给弄没声了。

闹呢,要是谁能实现室温超导,那直接等着拿诺奖就完事了。

显然不现实。

一时间,会议室里又安静了下来。

“损耗低、带宽大、辐射小、分辨率高……”

常浩南在面前的笔记本上列出了对整个数据信号处理过程的一系列要求。

然后,突然想到了另外一种可能。

一种全新的可能。

“如果我们把信号调制到光上面呢?”

常浩南的一句话突然打破了沉默。

不过,即便对于在座的一众专家来说,这个说法也着实有点别扭,因此竟然没有人在第一时间做出反应。

所以他又更进一步地解释了一下:

“我的意思是说,在整个系统中采用光电子信号,而不是电信号?”

在他第二次开口前的一瞬间,常浩南突然有一种直觉。

于是他在说话的同时,把整体思路丢给系统验证了一下。

尽管由于这个思路并不完善,导致需要一个极其逆天的科研点数才能够进行完善。

但这毫无疑问地说明……

思路可行!

这让常浩南顿时信心拉满,当即继续道:

“光载波频率非常高,所以信号带宽相对载波频率属窄带范畴,线路的传输特性先天更加稳定,而且利用光纤来传输信号的损耗率相比传统的同轴电缆或者波导来说几乎可以忽略不计,更是从根子上就没有电磁辐射的问题,甚至连电磁屏蔽层都可以省掉……”

实际上,他的这个灵感也是来自于老本行——

从21世纪的第二个十年开始,一些技术比较激进的飞机型号,开始将电传飞控进一步升级为光传飞控。

二者在原理和设计上相似,但利用光纤代替了传统的电缆,在飞机减重和信号反馈效率方面有更高的潜力。

此前,常浩南甚至考虑过能否让华夏的飞机设计跳过电传,直接进入光传时代。

只不过仔细斟酌下来,飞机上毕竟还是有大量像是雷达这样依赖电磁辐射的信号源,所以全面转向光电子控制的话,需要多出一个复杂的电-光-电转换流程不说,雷达信号也可能受到光路噪声或干扰的进一步污染,从而产生新的畸变和失真。

总的来说,用在小飞机上难度太大。

至于用在大飞机上……

技术上确实可行。

比如世界上第一种应用了光传飞控的型号就是P1反潜机。

但先不说华夏手头就没个正经的大飞机,就算是有,大型飞机对重量、体积和操纵效率均不敏感,似乎也很难发挥出光控系统的优势。

P1的光传飞控也更多是作为一个技术验证。

所以这个思路就暂时被搁置到一边了。

可是话说回来。

眼下这个激光加工设备又不依赖电磁辐射进行工作,相反其核心设备还是一套光源。

虽然高能激光束和光电子信号完全不是一回事,但至少省去了飞机上必须有的那套电-光-电转换系统。

一次就克服……

好吧,其实没有克服。

应该是绕过了两个最大的难题。

与此同时,在短暂的思考过后,会议室里的其他人也陆续意识到了这个方案的可行性。

尤其是霍鹏华。

“似乎还不止如此……”

他眼神逐渐亮了起来:

“因为超短脉冲激光的特性,我们需要一个非常高频率的控制信号才能满足高精度加工的需求,而光纤的低损耗与频率无关,所以高频信号在链路中能直接以初始形式传输而不需要进行下变频或数字化,还能省去两轮信号转换过程……”

正如刚才侯院士所说,信号转换过程产生的不利影响是很难消除的。

但现在直接釜底抽薪,把这个过程给砍掉了两个,自然是降维打击了。

“但这也意味着我们需要另起炉灶,重新设计一整套与光电子信号相关的元器件。”

侯院士说着看向会议桌另一端的霍鹏华:

“鹏华,压在你们身上的担子可就更重了。”

还不等后者有所回应,常浩南就又补充道:

“也不光是元器件的问题。”

“光电子传输的相关基础,比如光开关特性的建模、光开关时延网络的开关串扰、时延误差、还有这些串扰和误差对阵列方向图和脉冲压缩的影响……这些方面的技术积累都比较薄弱,可能需要我们建立起来。”

“霍组长,我可以给你们再申请一些光电领域的人手,不过考虑到项目的性质,这个数量应该也不会特别多。”

话都说到这个份上了,摆在霍鹏华面前的根本没有第二条路。

再者说,相比于根本看不到出路的传统技术路线,搞光传系统至少前途看上去是光明的。

至于道路有多曲折……

现在已经顾不上了。

“常总,侯院士,我保证尽最大努力完成任务!”

他当即起身表态。

常浩南见状满意地点了点头,思索片刻之后,又看向了左手边的侯院士:

“侯院士,霍组长那边的任务确实很繁重,而我这边的理论研究现在进展又比较顺,所以我考虑,或许您可以把霍组长那边的进展情况也转给我这边一份?”

实际上,他就是准备越过后者,把霍鹏华的研发组直接拿到自己手里来。

毕竟,虽然常浩南手头的科研点数不够直接把整个项目给做完,但如果霍鹏华能提供具体的问题加上思路,那指引一下具体的研发路径还是没问题的。

只是侯询毕竟身为院士,总归还是要象征性地征求一下人家的意见。

而侯院士当然也明白这句话背后的意思,于是便顺水推舟:

“这样吧,常总,干脆让鹏华以后在提交项目进展说明的时候,给咱们每人提交一份?”

大家都是体面人。

常浩南作为项目负责人,拍板权还是握在手里的。

别人对他尊重归尊重,但他反过来也得兜住了才行。

“那好,接下来的任务,就这么定下来了。”

常浩南长舒了一口气,目光扫过面前参会的十几名核心成员:

“霍组长会后单独留下,我们讨论一下更具体的研发问题。”

“其他人……散会!”

(本章完)

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