方宇先是指導北方工業的特種材料團隊,研發出了一種以鉿、鋯、鈦等難熔金屬為基礎的、納米級的複合金屬粉末。
然後,利用北方工業最先進的、由他親自設計的工業級3D列印裝置,以“列印”的方式,一層一層地、一個原子一個原子地,將這個複雜的多孔彈頭外殼,直接“生長”出來。
這種製造方式,可以完美地控製材料內部的微觀結構,精確地製造出設計圖上那些複雜的、如同毛細血管般的內部冷卻管路和發散微孔。
當第一個按照設計圖1:1製造出來的、閃爍著暗金色金屬光澤的、表麵光滑卻又暗藏玄機的彈頭鼻錐,被從3D印表機中取出來時,在場的材料學專家們,撫摸著它那冰冷而堅硬的表麵,激動得熱淚盈眶。
他們知道,他們正在見證的,是人類材料科學和製造業的一場偉大革命。
……
一個月後,一個整合了全新熱防護係統的、完整的彈頭鼻錐原型機,被安裝到了北方工業“等離子體風洞”的測試平台上。
這是整個龍國最先進的、也是唯一能夠模擬20馬赫高超音速飛行環境的頂級試驗裝置。
測試控製室內,氣氛緊張到了極點。
方宇和“東風快遞”專案的所有核心成員,都聚集在巨大的防彈玻璃觀察窗前,緊緊地盯著測試艙內那個小小的彈頭。
“各單位注意,測試倒計時開始!”
“10,9,8……”
隨著倒計時的結束,總工程師按下了啟動按鈕。
“嗡——!”
一股強大的電流瞬間湧入風洞的電弧加熱器,測試艙內的空氣被迅速加熱、電離。
一團刺眼的、發出藍白色光芒的等離子體射流,如同被束縛的太陽,猛地噴射而出,瞬間包裹了整個彈頭鼻錐!
控製室內的螢幕上,資料開始瘋狂重新整理!
【模擬速度:20馬赫】
【等離子體溫度:3300攝氏度】
【彈頭表麵溫度:2500……2800……3000攝氏度……持續上升中!】
【結構應力:危險!已達材料被動承受極限!】
所有人的心,都提到了嗓子眼!
“啟動主動冷卻係統!”方宇的聲音在這一刻響起,冷靜而果斷。
隨著他的指令,儲存在彈頭後部的超低溫液氮,通過微型泵,被瞬間壓入彈頭內部那如同蛛網般複雜的管路係統!
下一秒,奇蹟發生了!
隻見那個原本已經被燒得通紅的彈頭鼻錐,表麵突然冒出了一層淡淡的、白色的“霧氣”。
這層“霧氣”迅速變濃,形成了一道肉眼可見的、流動的氣膜,將彈頭與那團熾熱的等離子體,硬生生地隔絕了開來!
螢幕上的資料,也隨之發生了戲劇性的變化!
【彈頭表麵溫度:3000……1500……500……100……-50攝氏度!溫度穩定!】
【結構應力:安全!恢復至正常範圍!】
【通訊訊號衰減率:99%……70%……40%……25%!通訊恢復!】
成功了!
控製室內,在經歷了短暫的、死一般的寂靜之後,瞬間爆發出雷鳴般的、經久不息的歡呼聲和掌聲!
無數的專家、教授,這些在各自領域奮鬥了一生的、德高望重的老前輩們,此刻都像孩子一樣,激動地擁抱在一起,喜極而泣。
他們知道,從這一刻起,困擾了人類高超音速飛行幾十年的“熱障”和“黑障”難題,被他們,被眼前這個年輕得過分的總設計師,用一種堪稱“神跡”的方式,徹底攻克了!
通往20馬赫的康莊大道,已經向龍國,完全敞開!
在成功攻克了“熱障”這一高超音速飛行領域的“聖杯級”難題之後,整個“東風快遞”專案組的士氣達到了頂峰。
所有人都相信,在方宇這位近乎“全知全能”的總設計師的帶領下,沒有什麼技術難關是他們無法逾越的。
然而,方宇自己卻很清楚,真正的硬仗,才剛剛開始。
為導彈穿上一件能夠抵禦數千度高溫的“神衣”,隻是解決了“生存”的問題。
而要讓它以20馬赫的速度持續飛行,還需要為它安裝一顆同樣強大的、能夠在萬米高空穩定燃燒的“心臟”。
這就是方宇要親自攻關的第二個,也是技術難度更高的難點——吸氣式超燃衝壓發動機(Scramjet)的設計與製造。
實驗室裡,方宇再次召集了專案組內負責動力係統和流體力學的核心專家。
這一次,他沒有像上次那樣直接給出解決方案,而是先在全息投影上,展示了超燃衝壓發動機最基本、也是最核心的工作原理。
“各位老師,”方宇指著螢幕上一個簡潔的發動機剖麵圖,“超燃衝壓發動機的原理,聽起來很簡單。”
“它沒有傳統噴氣發動機那些複雜的壓氣機和渦輪葉片。它完全依靠飛行器自身的高速,將迎麵而來的空氣,通過一個特殊設計的進氣道進行壓縮,然後將燃料噴入被壓縮後的高溫高速氣流中,進行燃燒,最後通過噴管產生推力。”
“但,”方宇的語氣變得凝重起來,“正是這種看似簡單的結構,卻隱藏著三個至今都未能被全世界任何一個國家完美解決的、魔鬼般的難題。”
他伸出第一根手指:“第一,超音速燃燒的穩定性問題。當我們的導彈以20馬赫的速度飛行時,進入發動機的空氣,即使經過進氣道減速,其流速依然高達5到7馬赫。”
“在這樣快的氣流中點燃燃料並維持穩定燃燒,有一個非常著名的比喻,叫做‘在颶風中點燃並保住一根火柴’。火焰極易被吹熄,根本無法形成持續穩定的推力。”
他伸出第二根手指:“第二,燃料與空氣的高效混合問題。空氣通過燃燒室的時間,可能隻有短短的1到2毫秒。”
“在這千分之幾秒的時間內,我們必須完成燃料的噴射、霧化、與空氣的充分混合、以及完全燃燒。任何一個環節效率不高,都會導致燃燒不充分,推力大幅下降,甚至熄火。”
最後,他伸出第三根手指,表情變得前所未有的嚴肅。
“第三,也是最複雜、最關鍵的,寬域速工作的氣動熱力一體化設計難題。超燃衝壓發動機,就像一個挑食的美食家,它隻能在特定的馬赫數下,才能高效工作。我們的導彈需要從5馬赫加速到20馬赫,這意味著它的飛行速度在不斷變化。”
“為了適應這種變化,發動機的進氣道和噴管的幾何形狀,也必須隨之進行精確的、實時的調整。如何在數千度的高溫和巨大的壓力下,實現這種複雜的氣動構型變化,並且保證結構穩定可靠,這是一個世界級的工程難題。”
這三個難題,如同三座大山,沉甸甸地壓在了在場所有專家的心頭。
他們都是各自領域的權威,深知方宇所說的每一個字的分量。
這其中的任何一個問題,都足以讓一個國家最頂尖的科研團隊,耗費數十年也未必能取得突破。
看著眾人凝重的表情,方宇卻沒有絲毫的退縮。
他再次將自己關進了那個核心實驗室,開始了他又一次的、向人類科技極限發起的衝鋒。
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