教室里。
看著表情有些凝重的羅時鈞。
錢五師面色沒有多少變化,但心中卻隱隱冒出了一股不太好的預感。
羅時鈞是他在加州理工時就帶在身邊的親傳弟子,早在1950年就拿到了加州理工授予的博士學位。
即便是縱觀全國的氣動領域。
羅時均也算得上是頂尖的氣動專家,甚至被錢五師視為自己的接班人。
若非如此。
錢五師也不會讓羅時鈞擔任理論組的組長了,
要知道。
整個理論組內比羅時鈞資歷高年紀大的前輩還是有一兩位的,例如副組長柴志便是如此。
能讓羅時鈞擔任小組組長,足以見得其能力之強。
而眼下能夠讓羅時鈞說出有問題的動力環節,這就相當于一個人在最精通的領域遇到了問題.....
錢五師便立刻取過了羅時鈞手中的報告,認真看了起來。
過了大概五六分鐘。
錢五師方才若有所思的重新放下報告。
他先是慢慢環視了現場一圈,最后將目光重新放回了羅時鈞身上,對自己的弟子問道:
「時鈞,也就是說,想要擁有具備我們所需旋成體參數的導彈,全身長度必須在90到100厘米之間?」
羅時鈞沉沉點了點頭:
「是的,老師。」
見此情形。
一旁的徐云不需要錢五師的解釋,也立馬理解了羅時鈞所說的動力環節是怎么回事了。
原來如此 早先曾經提及過。
由于飛艇運載能力和滯留高度限制,「誅仙劍陣」所搭載的導彈長度不能超過兩米。
不超過兩米。
這個描述看似是說02米都行,但實際上的區間數值應該在1.52米之間。
原因很簡單。
眾所周知。
導彈通常由四個部分....或者說模塊組成:
戰斗部、
彈體結構、
動力裝置、
以及制導系統。
其中戰斗部是毀傷目標的專用裝置,也叫作彈頭——就是放置戰斗裝藥的地方。
戰略導彈的彈頭大多用核裝藥,有翼導彈通常使用的是高能炸藥。
彈體結構則是把導彈各部分連接起來的支承結構,也就是導彈的外殼和處,字面意思就很好理解。
動力裝置則是導彈飛行的動力源,安裝有推進劑和發動機。
例如彈道導彈一般用固體或液體火箭發動機,有翼導彈通常使用渦輪風扇或渦輪噴氣發動機等等。
制導系統就更別說了,徐云設計的是超寬帶近炸引信。
這四個組成部分加在一起。
便是一枚比較常規的導彈。
而這些部分可不像是多啦A夢的異次元口袋,不管你多重體積多大都能塞到巴掌大小的兜里去。
在現實中。
除了彈體結構算是「外殼」之外。
其余三個模塊都需要占據一定的內部空間。
因此哪怕有重力勢能提供動能,導彈的長度也不可能短到哪兒去。
即便是徐云這種對于導彈了解不多的外行人,潛意識里想象的導彈長度也不會低于1.5米。
然而按照羅時鈞的計算結果。
想要符合錢 五師推導出來的相關方程,導彈從頭到尾最長也只能有一米....
這就要了親命了。
一米的導彈哪怕是在2023年,也都需要相當精巧的設計才能做到。
而在眼下這個時期想要達到這種長度,只有兩步路可走:
要么改變材質,讓新材質在1.5米以內的區間符合參數要求。
想出一個可以縮短到一米的全新導彈結構。
過了片刻。
錢五師對羅時鈞問道:
「時鈞,我們現有的導彈方案——無論是第一代還是第四代,在有基礎參數的前提下」
「導彈體長最短的是哪個方案?」
羅時鈞的記憶力在導彈組內是出了名的好,此時不需要檢索數據便立刻報出了結果:
「老師,我們已有的設計中最短的導彈全長1.2米,代號叫做潘多拉,是規劃中的第三代導彈。」
「老師,這已經是我們能設計出最短的導彈了,而且還是為二三十年后預設的方案,現在根本沒有能力生產」
「1.2米.....」
錢五師聞言眉頭微微一皺,一直和藹可親的圓臉上也浮現出了一縷凝重。
不過很快。
這縷凝重便被另一股鎮定的神色給取代了。
只見他深吸一口氣,平復了一番心緒,對羅時鈞說道:
「時鈞,情況我已經了解了,難度上確實不容易,不過你也不用太過緊張。」
「畢竟上級部門派咱們導彈組來基地協助,不正是因為誅仙劍導彈的研制過程中可能會遇到各種問題嗎?」
鑒于大環境如此,
「這次研制出意外才不是意外,不出意外才是意外,這點心理預期還是要有的。」
聽到錢五師最后這句似乎有些繞口令的話,羅時鈞的臉上頓時出現了一絲明顯的錯愕。
是哦。
他們這次不遠千里從首都趕到金銀灘,不就是為了解決誅仙平臺的難題來的嗎?
誠然。
導彈體型的問題確實不在他們最初的預設范圍內。
畢竟很多高空數據只有氣象多普勒雷達可以采集,國內之前也沒研制過長期停留在平流層的導彈平臺。
所以在事先討論的諸多問題中。
錢五師等人預設過導彈推進器、導彈仰角、導彈軸速等諸多可能出現的問題,體長這個情況的確被忽略了。
但這并不是慌亂的借口。
比這再困難的情況他們也不是沒有遇到過。
例如去年發射成功的1059號導彈。
三年前。
兔子們正式開始彷制毛熊的P2導彈,并且將其命名為1059。
在整個過程中,發動機是導彈彷制中的關鍵。
可當時兔子們手上的設計圖沒多少,核心資料更是一片空白。
但在錢五師等人的帶領下。
五院團隊最終還是克服了材料、工藝、設備及推進劑等重重壁壘,順利掌握了P2導彈液體火箭發動機的關鍵技術。
接著彷制接近尾聲時。
發動機投入試驗需要試車臺,國內卻沒有這設備。
于是時任發動機總設計師新民敏銳的意識到不在國內試車,必然會掐住國內導彈獨立發展的脖子。
最終他在沒有任何實物輔助的情況下。
只依靠少量文字資料,硬生生編寫出了一份詳細的試車臺設計任務書。
又經過近一年的工程建設。
兔子們第一臺大型液體火箭發動機試車臺終于驗收成功。
緊接著在試車臺落地后一年。
1059導彈發射成功。
對了。
1059導彈在后來還有一個更加有名的名字。
叫做.....
東風一號。
整個東風一號的研制過程同樣充滿了各種意外,但兔子們不還是堅持并且順利解決了?
羅時鈞臉上的錯愕與慌亂頓時消退了許多。
只見他深吸一口氣,認真的對錢五師說道:
「錢主任,我明白了,請您下指示吧!」
錢五師見狀拍了拍他的肩膀:
「明白就好,指示不急,先回座位上去吧。」
羅時鈞表情一肅:
「是!」
待羅時鈞回到座位后。
錢五師也推著徐云的輪椅回到講臺,將幾份結構參數抄到了黑板上:
導彈體長:
0.91.0米。
質量:
13千克。
質心位置:
側滑角:
舵偏:
彈翼相對質量:
數分鐘后。
錢五師停下手中的動作,對眾人說道:
「好了,各位同志,這里基本上就是大家計算出來的參數結構。」
又過了幾秒鐘。
錢五師在體長和質心位置這兩項參數下方畫了條橫,繼續說道:
「處理問題應先易后難,所以在這兩個問題中,我們先來解決質心偏移的情況吧。」
「我們以潘多拉導彈為樣本,導彈體長縮減為一米,那么代表它的質心位置必然要進行壓縮。」
「我們依舊是列出Jx、Jy、Jz,分別為導彈相對于彈體坐標系各軸的轉動慣量.」
「z則為彈體坐標系相對地面坐標系的轉動角速度,在彈體坐標系各軸上的分量。」
「那么就有.....」
只見錢五師飛快的在黑板上繼續寫下了一段方程:
Jzdz/dt(Jy−Jx)yxMz(注:再解釋一遍,別說我用公式水文了,字母7個才等于一個漢字,這一排字母換成漢字還沒我備注的一半多。)
從表達式上不難看出。
這是一個導彈繞質心轉動的動力學方程。
接著錢五師又給它們加上了空氣動力系xyz。
寫到這里。
錢五師不由停下了手中的動作。
對著臺下一位劍眉硬挺、面容相較他人更為飽滿圓潤一些的中年人道:
「懷瑾,后面的思路你來說說。」
現場的人員算上聯絡員總共也就二十多個,名字里帶著懷瑾的更是只有一位。
此人便是后世紅旗二號的總設計師,陳懷瑾老爺子——依舊是青春版pro。
聽到錢五師的這番話。
陳懷瑾立馬 從座位上站了起來,動作過大之下還不小心把凳子給帶倒了。
好在一旁的柴志眼疾手快,在凳子倒地前先一步扶住了它。
陳懷瑾則仿佛沒有注意到自己的動作似的,目光緊緊的鎖定著黑板。
過了片刻。
陳懷瑾組織好了語言,開口說道:
「錢主任,我認為是不是可以在方程右邊加上一個帶負號的力矩?」
「如此一來,壓心在數學上給質心帶來的誤差就可以消除了。」
「這個力矩在技術上可以通過滾動彈體實現,也就是用帶一點偏轉的尾翼,使得導彈在飛行中繞軸線低速旋轉。」
「在某個周期...具體周期數值肯定要計算,總之在這個周期內轉動一圈,質心前移的問題就能解決了。」
「同時總空氣動力也是一個失量,它不過質心時也會產生一個讓導彈轉動的力矩,這兩個力矩的和不為零時」
看著侃侃而談的陳懷瑾。
徐云第一次體會到了喬彩虹聽物理課時的感覺。
原來長腦子的感覺是這樣啊 你也有今天.jpg。
沒辦法。
早先便提及過。
你讓徐云去計算一些流體力學的事兒還好說,畢竟這個課程徐云選修過,數學計算也是共通的。
但在涉及到導彈彈體研發這個領域,他就是個實打實的萌新了。
每個字他都看得懂或者聽得懂,但連在一起的意思他就只能阿巴阿巴表示一臉問號了.....
當然。
雖然聽不懂具體原理。
但察言觀色的本事徐云還是會的。
從一旁錢五師頻頻點頭的動作不難看出,陳懷瑾所說的想法應該沒啥問題,至少大體上應該是正確的。
實際上徐云不知道的是。
陳懷瑾所說的這個原理的進階版,其實就是后世紅旗17導彈空中轉向的質心原理。
整個原理其實可以用一句話來描述:
質心在壓心之前。
彈體是穩定的;
質心在壓心之后。
彈體是不穩定的。
但如果控制好彈體的不穩定狀態,讓質心有規律的在壓心前后反復橫跳 那么有些bug就可以卡了.....
這種操作有點類似《指環王》里的至尊魔戒。
弗羅多戴上去的時候戒靈就會找到他,解開的時候就會失去目標,所以可以時戴時取的進行引怪.....
接著過了大概十多分鐘。
陳懷瑾方才全部說完了自己的想法。
只見錢五師滿意的點了點頭,肯定道:
「懷瑾同志的想法非常精妙,不過在懷瑾同志的基礎上,我想稍微補充一點。」
「那就是我們其實可以在導彈尾部施加一個偏流片,通過偏流和摩擦產生另一個力矩」
「這個力矩和質心所在的中軸線是垂直的,同時平行于噴氣口的氣流環比切線,另外.」
聽到錢五師這番話。
站在位置上的陳懷瑾頓時一愣。
片刻過后。
他忽然重重一拍自己的腦袋,噢喲一聲:
「對哦!」
「如果用偏流片增加一個力矩,那么無論是質心前移還是后退,需要消耗的熱能都會小很多。」
「如此一來,導彈的余量就可以騰出來安置其他設 備或者推進劑了!」
徐云依舊一臉OvO:
「啊對對對.」
隨后錢五師直接把陳懷瑾的方案寫到了黑板上,密密麻麻的又是一大行公式。
到了這一步。
質心這個難點算是有了答桉。
解決完了質心問題。
剩下的便是最直觀的環節了:
如何減少導彈的長度?
畢竟質心考慮的是導彈縮減到一米后的壓心位移問題,屬于后續優化的層面。
想要處理這個優化,必須要先解決導彈的長度才行。
錢五師之所以先解決質心問題,一來是考慮到先把小怪清了好集火大boss,二來則是.....
用一個相對簡單的問題,來提高眾人的信心。
眼下小怪已經清完,剩下的便是正主了。
錢五師不由轉頭看向了副組長柴志,對他問道:
「老柴,你有什么什么看法?」
柴志的年齡在現場僅次于錢五師,同樣是一位經驗極其豐富的老同志。
聽到錢五師的問話后。
柴志很快翻開了自己面前的筆記本,說道:
「錢主任,首先我們要明確一點。」
「那就是導彈想要在體長上縮減到一米這個區間,顯然必須要壓縮導彈的內部構造。」
「根據我簡單的估算,彈頭戰斗部在完全順利的情況下,大概可以優化掉10厘米左右的長度。」
「畢竟U2偵察機和其他飛機不同,它的機體外殼非常輕薄——這是毛熊那邊公布的為數不多的數據之一。」
「因此我認為咱們可以適當減小戰斗部的容量,以此來縮減導彈的部分長度。」
柴志這番話說完。
現場有些人沉默。
有些人皺著眉。
有些人則點起了頭。
而點頭的人中,赫然還包括了徐云。
早先提及過。
U2偵察機是一款完全為偵察服務的機型,以至于它在很多屬性上都可以說被進行了閹割。
比如此前提及過的偵測雷達。
再比如它的降落需要由牽引車引導,落地的時候必然有一側機翼會和地面觸碰發生磨損。
又比如 U2的機身極其單薄。
而且為了給發動機散熱,它的機體后方還存在有一個數十厘米寬的空隙。
不夸張的說。
U2尾部往后的區域,你用菜刀砍十下都能砍出個缺口——這是經過實驗的真事兒。
也正因如此。
狙擊U2的導彈在戰斗部上的藥量,其實完全可以減少一些。
再通過對彈頭的優化,從而做到縮減部分導彈長度。
例如后世的某些軍事論壇上就曾經有不少人討論過一個問題:
薩姆2導彈的戰斗部削減到多少藥量,依舊可以順利炸毀U2?
雖然這個問題最后經常會歪到到底是命中油箱還是頭部區域,類似155榴彈炮打坦克是打側面還是正面。
但比較公認的一個數值是.....
5千克。
沒錯。
實質戰斗部裝藥135千克的薩姆2,其實只要有5千克戰斗部炸藥就能炸下U2了。
一枚薩姆2尚且如此。
更別說誅仙劍陣上足足有四枚導彈。
在超寬帶近炸引信的制導效果下,徐云估摸 著戰斗部只要有3千克炸藥差不多了。
算上戰斗部的外殼,整個戰斗部質量應該可以縮減到4千克。
視線再回歸現實。
在柴志說完這番話后。
錢五師的臉上沒有露出明確的表情,而是對柴志示意道:
「老柴,你說下去吧。」
柴志點點頭,和錢五師配合多年的他知道錢五師這是采納了他的想法,便繼續道:
「而除了戰斗部之外,就剩下了近炸引信以及發動機和推進劑部分。」
「近炸引信我上午在孫俊人院長他們那兒看過圖示,攏共就手指一捺(大拇指向下、中指向上伸直的距離)左右,基本上存在不了多少優化的空間。」
「至于發動機的動力構成就更別說了,微型導彈的發動機就那么大,無論是體型還是精度我們都縮減不了。」
「因此理論上另一個能被優化的地方,就剩下了發動機存放推進劑的燃燒室。」
這一次。
現場贊同的人就明顯要多很多了。
上頭便提及過。
兔子們直到去年的八月份,方才掌握了火箭發動機試車臺。
所以目前不說發動機前端的理論如何吧。
光是一個設備精度上限,就把兔子們的發動機研發給鎖的死死的了。
在這種情況下。
有翼導彈使用的又是火箭發動機或吸氣式發動機。
因此想在發動機結構上進行優化,壓根是不切實際的事情——哪怕有人拿出更好的方案也不可能。
畢竟生產模具決定了精度,除非你能再拿出另一套更精密的設備 因此留在錢五師等人面前、理論上可以被優化的模塊只剩下了——
燃燒室的容積。
接著柴志頓了頓,繼續說道:
「根據我們當初的設計,「潘多拉」導彈的燃燒室長度為39厘米,占據了導彈體長的1/3。」
「這個長度甚至要超過導彈的戰斗部,如果能把它縮減十厘米以上,那么一米導彈的研發就有可能實現了。」
錢五師也跟著點了點頭,看向了眾人:
「各位同志,有誰對柴志同志說的看法有不同意見嗎?」
現場眾人齊齊搖了頭。
「很好。」
錢五師見狀,便很果斷的下了另一個指示:
「既然大家都對這個理論方向沒問題,那我們就討論討論怎么才能縮減戰斗部吧。」
「現在是自由討論時間,任何人有想法都可以發表意見,有沒有哪位同志起個頭兒?」
錢五師話音剛落。
一位一直沒有開口的男生舉起了手。
此人徐云在錢五師介紹的時候便對上了人名,本尊是華夏第三代中高空中遠程防空導彈型號的總指揮沉忠芳先生。
根據后世公布的一些履歷來看。
沉老爺子在研發方面屬于一個激進派,經常會提出一些有風險但也有收益的想法,相當的有個性。
比如某工程師笑言,希望以后能把59改也送上天這萬惡之源,便是出自沉老爺子之口。
不過當時他還沒過脫密期,所以報道上只是用「某工程師」代替罷了。
隨后錢五師朝他做了個請的手勢:
「忠芳,請說。」
沉忠芳見狀也從座位上站了起來,整個人顯得銳氣很足,說道:
「錢主任,我有個比較大膽的想法。」
「既然縮減戰斗部,那么推進劑的劑量肯定也要降 低,對吧?」
「那么我們是否能更換一種更高效的推進劑,讓它在更小體積的情況下,產生與原本相同的能量呢?」
「比如某種....正在研發的特殊推進劑。」
「特殊推進劑?」
錢五師重復了兩遍這個詞,旋即便臉色一變。
作為目前導彈組的總負責人,他很快便意識到了沉忠芳所說的東西。
眾所周知。
齊奧爾科夫斯基1903年就推導出單級火箭的理想速度公式:
這也被稱為齊奧爾科夫斯基公式。
其中的為發動機的噴氣速度。
Ln為對數表達式。
表示以自然對數e為底數的對數。
Ln(Mo/Mk)就是表示為以e為底數Mo/Mk的對數。
Mo和Mk呢。
分別是火箭的初始質量和發動機熄火...也就是推進劑用完時的質量。
所以Mo/Mk被稱為火箭的質量比。(這個公式很重要,建議插個眼)
于是從齊奧爾科夫斯基公式面世后。
火箭推進劑也隨之開始了發展。
從物理形態上講。
火箭發動機使用的推進劑有兩種形式:
一種是液態物質。
另一種是固態物質。
燃燒劑和氧化劑都是呈液體形態的發動機則稱為液體燃料發動機,或稱為液體火箭發動機。
倘若兩者都是呈固體狀態,則稱為固體燃料火箭發動機或固體火箭發動機。
在眼下這個時期。
液體火箭推進劑算是技術中的主流,固體火箭發動機的地位遠遠沒有后世那般高。
其中第一代液體火箭推進劑使用的是液氧加汽油,算是比較原始的方式。
第二代則是液氧加酒精,這種推進劑一直持續到了現在:
它的原理是采用液膜冷卻和再生冷卻的方法對推力室進行冷卻,采用由高錳酸鈉催化過氧化氫分解生成的高溫氣流,以此來驅動渦輪泵進行泵壓式增壓輸送推進劑。
這種模式的推力可達2.5噸,足夠很多導彈發射了。
但隨著科學發展,推進劑也不斷在更新。
例如目前國際上便出現了一種全新的推助劑,叫做 混肼50。
它的別名航空肼Aerozine50,是肼和偏二甲肼UDMH的50/50重量份混合物,在兩三年前由海對面的通用航空噴氣公司研制。
它的推助力確實要遠高于二代液體,用后世的話來說就是「版本之子」,牛X的不要不要的。
沉忠芳所說的特殊推進劑,便正是這種原料。
這種一種極其劇毒的物質,國內目前的壓力容器出現泄露的概率超過了60,而且非常不穩定。
由于技術壁壘的緣故,目前國內對它的研究才剛剛起步——大概在去年二月,國內才掌握了這種混合物的結構式。
從國內嘗試研發到現在,樣本火箭順利升空的成功率不足30。
因此無論是從安全性還是穩定性出發,這都不是一個好選擇。
然而問題是目前除了更換推進劑之外,錢五師似乎找不到其他能用的辦法了。
難道真要用這個嗎?
而就在錢五師猶豫之際。
他的余光忽然瞥見了一旁的徐云。
與此同時。
他的腦 海中又浮現出了首長的那句話:
「你把韓立當驢用就行」
錢五師不由輕咳一聲,轉頭看向了徐云,對他問道:
「韓立同志,你有什么看法嗎?」
「啊?我?」
徐云原本正在默默旁觀吃瓜呢,被錢五師這冷不丁一問,整個人頓時有些意外。
回過神后。
他下意識便準備搖頭。
畢竟他對導彈設計確實一無所知,你讓他說出什么優化理論顯然是不可能的。
然而就在話將出口之際。
徐云的腦海之中,莫名又閃過了錢五師之前所提到的乘波體技術。
緊接著。
一道現實中他看過的新聞報道浮現在了他腦海中。
加之錢五師之前說過。
徐云只要做甲方就行了,隨便什么天馬行空的要求都能提出來。
于是徐云沉默片刻,對錢五師說道:
「錢主任,我倒是還真有個想法,不過說出來您別打我啊.」
月末最后幾天,求點