第1183章 極限散熱

學霸的軍工科研系統 第1183章 極限散熱

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常浩南這趟回京城，參與力學所的破膜試驗只是順便，主要原因還是要為高超驗證彈的彈頭測試做準備。

借助JF8A和JF10兩套冷風洞，航空動力集團和航天科技一院對于雙錐體基本構型的研發相對順利。

盡管升力系數和內部空間還沒有優化到理論極限，但對于當前階段來說，也已經足夠用了。

尤其是在結構強度和外形減阻方面——

航天一院當年的雙錐體火箭方案之所以沒能繼續下去，主要就是因為沒能做好力學層面的計算，導致首次測試就宣告失敗。

一朝被蛇咬，十年怕井繩。

如今他們再次得到機會，自然要在上一次掉坑的地方小心再小心。

不過，廣義范圍內的錐體外形卻有一對從原理上就難以解決的矛盾。

頭錐曲率越小，越有利于減小波阻。

而頭錐曲率越大，則越有利于降低氣動加熱量。

既然雙錐體彈頭在力熱平衡中選擇了傾向于減阻，那么對于頭錐冷卻的要求也就相應提高了。

在年初那次工作會議之后，常浩南根據系統提供的分子力學計算結果，把一種全新發汗材料的研究任務交給了早已留校任教的栗亞波。

現在兩個月過去，也到了檢驗成果的時候。

在視察過力學所之后的第二天，常浩南便帶著栗亞波一起，來到了運載火箭技術研究院。

正在開會的刑牧春當即中止會議，將二人接到了自己的實驗室中。

“常院士，這段時間，我們按照您的要求，對錐形頭體的縮比模型進行了幾輪不同類型的發汗冷卻實驗。”

他一邊開口介紹，一邊從口袋里取出眼鏡戴好，然后坐到了實驗室的電腦邊上：

“單從實驗室結果來看，把用在火箭發動機噴管上面的強制發汗冷卻系統原樣搬到彈頭上之后，無論是冷卻效率、工作時間、結構強度，還是與承載層一體化生產的難度，都基本符合咱們彈頭系統的要求。”

說話間，旁邊一處原本并不起眼的透明玻璃罩內突然亮起燈來，吸引了常浩南和栗亞波的注意力。

只見罩子內部是一個安裝在支架上的雙錐體外殼，但殼體，尤其是第一段錐體表面已經幾乎完全被一層白色的須狀固體所覆蓋。

在氣流覆蓋和燈光的照射下晶瑩剔透，顯得煞是好看。

“您看，這就是我們正在進行的電弧加熱發汗冷卻實驗……因為知道您要來，所以結果出來之后我們沒馬上把設備關掉。”

刑牧春轉過身，向身后的二人解釋道：

“出于安全起見，我們的室內試驗是用了水做冷卻劑，在表面蒸發時使壁面溫度降低到冰點，所以水在表面上會結冰，然后受熱又融化，再發汗、冷卻、結冰，這個過程會重復進行，最后就形成了這一層冰須，不過在實際使用中是不可能出現這種情況的。”

實際上，常浩南當然知道這些細節，所以倒不如說他是在給第一次過來的栗亞波做解釋。

而后者這會兒也正有些納悶——

按照對方的說法，這套冷卻技術似乎已經相當完善，并沒有給他搞出來的那個新材料留出什么用武之地。

“先不說工程應用層面的事情。”

常浩南卻直接擺了擺手：

“發汗冷卻這條技術路線本身，應該可以確定行得通吧？”

“那是當然。”

刑牧春點頭：

“根據推算，整個系統在彈頭表面可以達到大概6.5108W/m2的散熱效率，雖然只有在噴管表面的大約一半，但對于咱們這個氣動加熱來說……或者哪怕再快一點，到10倍音速以上，也已經足夠用了。”

話雖然是這么說，但從他的臉上卻看不出太多喜悅。

這個時候，剛剛一直彎腰盯著雙錐體外殼上冰須查看的栗亞波直起身子，向刑牧春問道：

“邢主任，我看這外殼表面上的冰層還在一直緩慢生長，想來冷卻劑的消耗量不會太小，不知道冷卻劑的儲存位置……”

“這就是現在我們面臨的問題……”

刑牧春苦笑一聲，指了指位于殼體后面的那根固定桿：

“測試殼體是個縮比模型，所以冷卻劑是通過中空管道從外部注入的，但我們計算過，如果要讓發汗冷卻系統維持150秒的工作，那冷卻劑腔幾乎要充滿整個雙錐體……到時候別說是戰斗部和導引頭，就連六院那個末端加速發動機都沒地方塞進去……”    這下子，栗亞波腦海中電光一閃，頓時明白過來，目光投向旁邊的常浩南：

“老師，所以我們的自發汗材料，就是為了解決這個問題的？”

“自發汗材料……”

聽到這個問題的刑牧春先是一愣，接著露出有些復雜的神情。

好像是在困擾中摻雜著一絲期待：

“雖然常院士之前沒提，但其實我們也測試過以燒結多孔鎢為骨架，再在微孔里面滲銅的表面工藝，這樣熔點較低的銅會提前融化，實現蒸發吸熱。”

“不過鎢和銅是兩種不相溶的材料，所以需要目前還不太成熟的粉末冶金工藝才能實現良好的滲透效果，而且滲銅量如果小了，那冷卻效果就不夠明顯，反過來太大的話，又會降低整體結構的熱震性，很難找到具體平衡……”

看著正在從電腦里調取實驗數據的刑牧春，常浩南眼神中多了幾分意外。

他確實有些低估了對方的主觀能動性，以及工作效率。

“別擔心，老邢。”

說話間，常浩南朝身后示意了一下。

很快，栗亞波就取出一個大概十公分見方的樣品盒，小心翼翼地放在刑牧春面前。

“這是……”

后者有些疑惑地瞅了一眼，發現里面是一堆看不出是什么的黑灰色粉末。

“說實話，我沒想到你們的動作能有這么快，否則應該更早就告訴你們第二階段的具體任務才是……”

常浩南輕輕拍了拍樣品盒的蓋子：

“我們研發的新型自發汗冷卻材料，用二硼化鈦（TiB2）作為陶瓷骨架，再滲入金屬鎳和銀，通過高溫預燒結和無壓浸滲工藝制備的TiB2（Ag，Ni）復合材料。”

“鎳？”

刑牧春有點沒反應過來。

鎳的熔點高達1500℃，沸點更是在2700℃以上，幾乎和二硼化鈦基體本身的熔點差不多，根本沒有作為發汗劑的價值。

常浩南早就料到如此，笑著解釋道：

“除了讓銀本身融化散熱之外，這個復合材料還可以吸附儲存大量傳統發汗劑，在溫度足夠高的時候通過表面滲出，進一步節省雙錐體彈頭的內部空間，根據我通過分子力學方法計算出的結果，冷卻效率大概可以達到3.75108W/m2……”

聽到這里，刑牧春雙眼微微瞪大，有些難以置信地看向眼前這半盒其貌不揚的粉末狀固體。

若是真如常浩南所說，那發汗冷卻目前所面臨的一切工程問題都將迎刃而解。

畢竟對于彈頭的氣動熱來說，發汗冷卻的效率本身是嚴重過剩的。

只是持續時間和系統復雜度難以達到要求而已。

“常院士，這又是二硼化鈦又是銀的，成本恐怕……”

他嘴上這么說著，但手上的動作卻是一點不慢，已經把樣品盒牢牢抱在懷中。

仿佛生怕被栗亞波再重新搶回去一樣。

實際上，相比于材料本身，反而是極為復雜的制備工藝要更加昂貴。

“成本么……確實高了一點。”

常浩南有些遺憾地說道：

“但是沒辦法，高超音速研究嘛，有些時候也不能一味省錢……”

“再者說，這個材料的基體十分牢固，不像燒蝕冷卻那樣會出現剝落，所以也不止能用在這一個地方，像是在導彈的燃氣舵，還有跨空間飛行器的的表面，都有應用潛力，就當是給未來投資了……”

刑牧春顯然也就是照例客套一下。

還沒等常浩南這邊話說完，他就已經抓起桌上的電話聽筒，叫來了幾個穿著藍色實驗服的技術人員：

“你們，用這個材料，按照常院士的指示重新做一次發汗冷卻測試！”

(本章完)

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