第1340章 端面燃燒
第1340章 端面燃燒
「等一下等一下……」
面對如此劇變的局面，最先遭不住的反而是林成剛自己：
「常院士您先讓我緩緩……」
相比於火箭動力學出身的沈芳忠以及空中指揮出身李建強，他作為專門研究火箭動力和固體燃料的技術人員，對於理論化學處在一種「懂一點，但又不完全懂」的迭加狀態。
而恰恰就是這種狀態，讓他既不能像純外行那樣忽略全部中間環節只聽結果，也沒辦法迅速並完全理解電腦上展示出的計算過程。
畢竟那還涉及到相當複雜的數學和物理學知識，對於一個傳統的工程師來說確實稍顯複雜。
結果就是，還沒等他完全消化前面指出問題的那部分內容，就又聽到常浩南說在自己體系的基礎上整出來了三種新花樣。
沒道心破碎就算是心理很強大的了。
好在常浩南也知道自己的進度可能有點快，所以在聽到林成剛叫停之後，頗為耐心地等了一會。
不過，有些東西，不會就是不會。
如果一開始沒看懂，那也很難在短時間內自己琢磨明白。
所以幾分鐘後，林成剛緊皺的眉頭不僅沒有舒展開來，反而擰得更深了。
眼見這麼拖下去不是辦法，常浩南只好重新開口，打斷了對方似乎沒什麼效果的思考：
「如果有什麼不太理解的部分，也可以直接問我……」
聽到這句話，林成剛的臉上閃過一抹糾結。
顯然，明明是自己搞出來的體系，現在卻還沒有別人更懂，這對於一名技術人員而言是個不小的打擊。
但總歸也不是第一次了，所以他幾乎在轉瞬之間就做好了自我開脫。
「畢竟是常院士，沒什麼丟人的……」
在心裡默念兩遍之後，他故作鎮定地點了點頭：
「我在設計推進劑體系結構的時候，就考慮過聚乙烯醇的熱敏性和水解問題，而且不只是進行了實驗室條件下的單獨成分試驗，也加工成藥柱進行過全流程燃燒模擬，但是當時並沒有發現類似的問題……」
實彈測試的結果就擺在這裡，跟常浩南的計算也能對得上，林成剛肯定明白是自己這邊出錯了。
但具體錯在哪，卻讓他一時間無法想通。
高分子聚合物由於其特殊的構成方式，即便是同一牌號的不同批次產品，有時也會表現出一定的性能波動，可最多也就是在數值層面有個百分之幾的差距，不可能波動出截然相反的特性才對。
「因為這屬於一類個體差異非常明顯的反應……」
常浩南回答道：
「別說是實驗室模擬，就算是之前的試射，打出去的12發彈裡面不也有10發是沒出問題的麼？」
他說著把計算過程翻回到前面的一頁，然後解釋道：
「正常情況下，就算是用最緩燃的方式工作，固體推進劑的燃燒時間也不會超過5分鐘……實際別說5分鐘，哪怕50分鐘也根本不足以讓水的消除反應蔓延到整個藥柱，最多就是對性能有些不良影響，而且按比例來看基本可以忽略不計。」
「那……」
這一來一回，已經讓林成剛的眼神有點發懵了。
「所以高溫下聚乙烯醇降解的關鍵其實不在水。」
常浩南終於揭曉了答案：
「水消除後的主要產物是烯烴，在聚合物殘餘結構中形成碳碳雙鍵，並沿著聚合物鏈遷移到下一個相鄰的羥基，繼而發生酮-烯醇的異構化反應，而一部分醇解度比較低的聚乙烯醇，分子鏈結構中會保留大量的醋酸酯基，使分解過程產生大量氣態乙酸，並誘發羥基和羰基的劇烈伸縮振動……」
「……」
在把數學語言轉變成化學語言之後，林成剛終於念頭通達。
「原來如此……」
不過，無論數學還是化學，對於在旁邊聽著的另外兩個人來說都沒什麼區別。
一頭霧水的他們總算等到了這部分結束，沈芳忠趕緊切入話題，以免林成剛再繼續下去：
「常院士，我不太懂化學……但是從燃燒動力學的角度上考慮，既然工作流程可以完全控制，那麼是不是可以拋棄傳統的芯部燃燒模式，直接採用端面燃燒？」
「這樣可以把裝藥截面做成多孔蜂窩狀，或者乾脆就是實心的……再或者就算維持空心裝藥不變，端面燃燒也能提高藥柱在工作過程中的整體強度，減少發生故障的隱患。」
為了保證燃燒的均勻性，傳統固體推進劑都是製作成圓筒型，從柱孔頂部點火之後再由內到外分層燃燒。
這樣帶來的問題就是整個藥柱會越燒越薄，強度也越來越差。
過去的固體推進劑都是一錘子買賣的工作方式，爆發一波之後很快就結束了，這種燃燒方式的影響或許還不大。
但電控推進劑的燃燒幾乎貫穿飛行全程，即便改善了藥柱的初始強度，也很容易因為中末端巨大的橫向過載而出問題。
而端面燃燒則是從下往上把藥柱越燒越短，承受過載的能力越來越強，就不會有這方面的顧慮。
常浩南只是對林成剛開發出的推進劑體系比較感興趣，所以才趁著滑翔式高超進入研發關鍵階段之前的當口過來看看情況，並沒有提前考慮過更加貼近應用層面的事情，所以聞言沒有馬上回答，只是低頭思索了片刻。
「端面燃燒倒是沒有問題，大不了在裝藥和噴嘴之間專門設置一個膨脹室，關鍵在於點火方式……」
他說著看向身旁正掏出一個本子奮筆疾書的林成剛。
對方作為CTK系列推進劑的設計者，肯定考慮過這方面的問題。
後者此時也恰好記完筆記，抬起頭回答道：
「跟常規推進劑不同，電控推進劑的點火依賴電極與藥柱之間的接觸，又因為需要多次點火，所以電極必須克服藥柱燃燒所導致的形貌變化，始終維持和燃燒面的接觸……」
「這種情況下，芯部電極顯然是最直觀的方式，外電極可以直接與火箭殼體融合，而內電極直接取代原來點火器的位置即可。如果做成端面燃燒，那電極布置就會存在問題。至少有一端需要跟隨藥柱移動，才能實現持續工作。」
或許是覺得單純口述有點抽象，所以他左右尋摸了幾下，接著從機房另一端拉過來一面白板。
「我也考慮過環-端電極的設計，兩個電極全部固定……這樣可以讓電能熱效應產生的熱量主要集中於燃燒端面區域，有效降低藥柱的熔化現象，而且結構也比較簡單，問題是藥柱和環狀電極之間的接觸性能不可靠，如果採用過盈配合，那藥柱移動又會存在問題……」
「……」
一時間，幾個人圍繞著那塊白板陷入沉默。
「或許……採用共面電極呢？」
在這方面，常浩南沒有特別研究過，所以也不是非常確定：
「兩個完全相同的電極布置在同一個面上，通過氣壓或者液壓讓藥柱隨著燃燒不斷向下移動維持接觸，藥柱電流密度集中分布於藥柱的燃燒表面，兩個電極表面的推進劑均發生燃燒，同時能夠克服藥柱在電流熱效應作用下發生整體過熱熔化的缺陷……」
他拿過馬克筆，在林成剛的圖上稍作修改。
設計這種事情，有時就是這樣。
本質或許並不複雜，但如果靈感沒到位，那真就有可能被卡住很長時間。
因此，林成剛幾乎秒懂：
「而且這樣更容易布設網狀電極，保證燃氣排放過程中不會受到太大的額外阻力……」
見到自己的思路可行，常浩南把馬克筆丟到一邊，繼續說道：
「唯一的問題是，因為需要不斷通過外部平衡力移動藥柱來實現電極與藥柱的持續接觸，移動藥柱的外部平衡力應能夠隨負載變化而變化，移動藥柱的速度與藥柱的燃速要適應匹配，對於固體推進劑來說可能有一定難度。」
「這倒不是問題，我那邊有足夠多的燃速-電壓匹配數據，很容易開發一個新的控制邏輯……」
(本章完)
「等一下等一下……」
面對如此劇變的局面，最先遭不住的反而是林成剛自己：
「常院士您先讓我緩緩……」
相比於火箭動力學出身的沈芳忠以及空中指揮出身李建強，他作為專門研究火箭動力和固體燃料的技術人員，對於理論化學處在一種「懂一點，但又不完全懂」的迭加狀態。
而恰恰就是這種狀態，讓他既不能像純外行那樣忽略全部中間環節只聽結果，也沒辦法迅速並完全理解電腦上展示出的計算過程。
畢竟那還涉及到相當複雜的數學和物理學知識，對於一個傳統的工程師來說確實稍顯複雜。
結果就是，還沒等他完全消化前面指出問題的那部分內容，就又聽到常浩南說在自己體系的基礎上整出來了三種新花樣。
沒道心破碎就算是心理很強大的了。
好在常浩南也知道自己的進度可能有點快，所以在聽到林成剛叫停之後，頗為耐心地等了一會。
不過，有些東西，不會就是不會。
如果一開始沒看懂，那也很難在短時間內自己琢磨明白。
所以幾分鐘後，林成剛緊皺的眉頭不僅沒有舒展開來，反而擰得更深了。
眼見這麼拖下去不是辦法，常浩南只好重新開口，打斷了對方似乎沒什麼效果的思考：
「如果有什麼不太理解的部分，也可以直接問我……」
聽到這句話，林成剛的臉上閃過一抹糾結。
顯然，明明是自己搞出來的體系，現在卻還沒有別人更懂，這對於一名技術人員而言是個不小的打擊。
但總歸也不是第一次了，所以他幾乎在轉瞬之間就做好了自我開脫。
「畢竟是常院士，沒什麼丟人的……」
在心裡默念兩遍之後，他故作鎮定地點了點頭：
「我在設計推進劑體系結構的時候，就考慮過聚乙烯醇的熱敏性和水解問題，而且不只是進行了實驗室條件下的單獨成分試驗，也加工成藥柱進行過全流程燃燒模擬，但是當時並沒有發現類似的問題……」
實彈測試的結果就擺在這裡，跟常浩南的計算也能對得上，林成剛肯定明白是自己這邊出錯了。
但具體錯在哪，卻讓他一時間無法想通。
高分子聚合物由於其特殊的構成方式，即便是同一牌號的不同批次產品，有時也會表現出一定的性能波動，可最多也就是在數值層面有個百分之幾的差距，不可能波動出截然相反的特性才對。
「因為這屬於一類個體差異非常明顯的反應……」
常浩南回答道：
「別說是實驗室模擬，就算是之前的試射，打出去的12發彈裡面不也有10發是沒出問題的麼？」
他說著把計算過程翻回到前面的一頁，然後解釋道：
「正常情況下，就算是用最緩燃的方式工作，固體推進劑的燃燒時間也不會超過5分鐘……實際別說5分鐘，哪怕50分鐘也根本不足以讓水的消除反應蔓延到整個藥柱，最多就是對性能有些不良影響，而且按比例來看基本可以忽略不計。」
「那……」
這一來一回，已經讓林成剛的眼神有點發懵了。
「所以高溫下聚乙烯醇降解的關鍵其實不在水。」
常浩南終於揭曉了答案：
「水消除後的主要產物是烯烴，在聚合物殘餘結構中形成碳碳雙鍵，並沿著聚合物鏈遷移到下一個相鄰的羥基，繼而發生酮-烯醇的異構化反應，而一部分醇解度比較低的聚乙烯醇，分子鏈結構中會保留大量的醋酸酯基，使分解過程產生大量氣態乙酸，並誘發羥基和羰基的劇烈伸縮振動……」
「……」
在把數學語言轉變成化學語言之後，林成剛終於念頭通達。
「原來如此……」
不過，無論數學還是化學，對於在旁邊聽著的另外兩個人來說都沒什麼區別。
一頭霧水的他們總算等到了這部分結束，沈芳忠趕緊切入話題，以免林成剛再繼續下去：
「常院士，我不太懂化學……但是從燃燒動力學的角度上考慮，既然工作流程可以完全控制，那麼是不是可以拋棄傳統的芯部燃燒模式，直接採用端面燃燒？」
「這樣可以把裝藥截面做成多孔蜂窩狀，或者乾脆就是實心的……再或者就算維持空心裝藥不變，端面燃燒也能提高藥柱在工作過程中的整體強度，減少發生故障的隱患。」
為了保證燃燒的均勻性，傳統固體推進劑都是製作成圓筒型，從柱孔頂部點火之後再由內到外分層燃燒。
這樣帶來的問題就是整個藥柱會越燒越薄，強度也越來越差。
過去的固體推進劑都是一錘子買賣的工作方式，爆發一波之後很快就結束了，這種燃燒方式的影響或許還不大。
但電控推進劑的燃燒幾乎貫穿飛行全程，即便改善了藥柱的初始強度，也很容易因為中末端巨大的橫向過載而出問題。
而端面燃燒則是從下往上把藥柱越燒越短，承受過載的能力越來越強，就不會有這方面的顧慮。
常浩南只是對林成剛開發出的推進劑體系比較感興趣，所以才趁著滑翔式高超進入研發關鍵階段之前的當口過來看看情況，並沒有提前考慮過更加貼近應用層面的事情，所以聞言沒有馬上回答，只是低頭思索了片刻。
「端面燃燒倒是沒有問題，大不了在裝藥和噴嘴之間專門設置一個膨脹室，關鍵在於點火方式……」
他說著看向身旁正掏出一個本子奮筆疾書的林成剛。
對方作為CTK系列推進劑的設計者，肯定考慮過這方面的問題。
後者此時也恰好記完筆記，抬起頭回答道：
「跟常規推進劑不同，電控推進劑的點火依賴電極與藥柱之間的接觸，又因為需要多次點火，所以電極必須克服藥柱燃燒所導致的形貌變化，始終維持和燃燒面的接觸……」
「這種情況下，芯部電極顯然是最直觀的方式，外電極可以直接與火箭殼體融合，而內電極直接取代原來點火器的位置即可。如果做成端面燃燒，那電極布置就會存在問題。至少有一端需要跟隨藥柱移動，才能實現持續工作。」
或許是覺得單純口述有點抽象，所以他左右尋摸了幾下，接著從機房另一端拉過來一面白板。
「我也考慮過環-端電極的設計，兩個電極全部固定……這樣可以讓電能熱效應產生的熱量主要集中於燃燒端面區域，有效降低藥柱的熔化現象，而且結構也比較簡單，問題是藥柱和環狀電極之間的接觸性能不可靠，如果採用過盈配合，那藥柱移動又會存在問題……」
「……」
一時間，幾個人圍繞著那塊白板陷入沉默。
「或許……採用共面電極呢？」
在這方面，常浩南沒有特別研究過，所以也不是非常確定：
「兩個完全相同的電極布置在同一個面上，通過氣壓或者液壓讓藥柱隨著燃燒不斷向下移動維持接觸，藥柱電流密度集中分布於藥柱的燃燒表面，兩個電極表面的推進劑均發生燃燒，同時能夠克服藥柱在電流熱效應作用下發生整體過熱熔化的缺陷……」
他拿過馬克筆，在林成剛的圖上稍作修改。
設計這種事情，有時就是這樣。
本質或許並不複雜，但如果靈感沒到位，那真就有可能被卡住很長時間。
因此，林成剛幾乎秒懂：
「而且這樣更容易布設網狀電極，保證燃氣排放過程中不會受到太大的額外阻力……」
見到自己的思路可行，常浩南把馬克筆丟到一邊，繼續說道：
「唯一的問題是，因為需要不斷通過外部平衡力移動藥柱來實現電極與藥柱的持續接觸，移動藥柱的外部平衡力應能夠隨負載變化而變化，移動藥柱的速度與藥柱的燃速要適應匹配，對於固體推進劑來說可能有一定難度。」
「這倒不是問題，我那邊有足夠多的燃速-電壓匹配數據，很容易開發一個新的控制邏輯……」
(本章完)