關于噴頭材料的問題,主要集中于材料供應環節。
中華是一個嚴重缺銅的國家,國内進口的銅金屬95%以上供應各大兵工廠,市面上的銅錢和銅制品少得可憐,而這些進口銅金屬純度約爲99%左右,無法達到工業級純銅的标準。
工業級純銅,俗稱紫銅,含量标準爲99.95%以上,如此才具備最佳的熱傳導系數,這種高端紫銅原料屬于國家戰略資源之一,中華沒有生産能力,全部依賴對外進口。
“想要購買99.95%純度以上的紫銅不現實,經濟上也不允許,看來必須自力更生,在根據地建立一套完整的紫銅生産體系,采礦冶煉,最後電解精煉,這樣就能得到紫銅,不僅氧槍噴頭需要用到,發電機,變壓器,電話線,子彈和炮彈等等,都需要銅。”餘華默默思索,在筆記本上寫下關于噴頭材料供應的解決辦法。
電解法,這是當前最适合根據地的紫銅生産工藝,把粗銅作爲陽極,純銅作陰極,以硫酸銅溶液爲電解液,經過電解純度可達到99.99%。
較爲容易的材料供應環節問題解決,現在回過頭來,着手難度最高的地方。
噴頭結構如何設計,才能符合要求?
“想要獲得超音速氣流,提高壓力和速度是關鍵,這裏應該采用火箭發動機的拉瓦爾噴管結構,類似渦扇引擎的直筒結構設計雖然也能得到超音速氣流,但技術要求很高。”
餘華右手轉着鉛筆,記憶湧現,大腦對曾經浏覽學習過的B站氧吹爐技術視頻資料進行分析,綜合自己在機械工程系學到的重要知識,很快确定噴頭結構設計。
拉瓦爾噴管結構,日後火箭發動機噴管的主要結構設計,噴管分爲兩部分,前半部分形狀爲由大到小,向中間縮減爲一個窄喉結構,類似漏鬥狀,後半部分則迅速擴張,同樣類似漏鬥狀。
從流體力學角度出發,拉瓦爾噴管是一個很有意思的設計。
一般而言,高壓純氧在噴管内運動遵循‘流體在管中運動時,截面小處流速大,截面大處流速小’原理,噴管前半部分,高壓純氧随着噴管收斂縮小不斷加速,在窄喉區域達到氣流的運動速度臨界點。
這時,亞音速氣流無法繼續提升,不再遵循‘截面小處流速大,截面大處流速小’原理,情況與之恰恰相反,出現‘截面越大,流速越快’現象,所以到了後半部分,拉瓦爾噴管會迅速擴張,增大氣流截面積。
這個精妙絕倫的設計,使得氣流運動速度和壓力陡然激增,從每秒三百米提升一個數量級,達到2-3公裏/秒,約爲7馬赫—8馬赫左右。
氧槍噴頭采用拉瓦爾噴管設計,便能輕而易舉獲得超音速氣流,而火箭發動機采用拉瓦爾噴管設計,就得到了前所未有的巨大推力。
此外,耳熟能詳的彈道導彈,防空導彈,空空導彈等發動機噴管,基本采用拉瓦爾噴管結構。
好用,實在。
不過,由于這個年代火箭和導彈均未誕生,人們還沒有真正意義上認識到拉瓦爾噴管的價值,自從被瑞典人拉瓦爾發明取得專利以來,便放在家裏吃灰。
餘華腦海已然構思出整個拉瓦爾噴管的形狀結構,右手執筆,在嶄新的設計圖紙上,畫出基于拉瓦爾噴管的氧槍噴頭。
整個氧槍噴頭采用多孔式結構,總共三個微型拉瓦爾噴管結構,随後,餘華建立的實時動态噴管數學模型進行分析,數分鍾後,得出分析結果。
在高壓純氧氣流壓力和流量恒定不變的情況下,三孔設計的超音速氣流經過分流處理,速度正好适中,不會傷害到2T級轉爐爐底内襯。
單孔結構噴頭,在同等工作氧壓參數下,氣流速度可以達到2公裏每秒,會對爐底内襯造成嚴重沖擊。
“就用三孔噴頭,非常适合2T級實驗轉爐。”得到分析結果,餘華随即确定采用三孔噴頭,緊接着,開始下一步設計——槍身。
由于氧槍需要在溫度和熱輻射極高的轉爐内工作,爲了避免氧槍受熱損壞,除了一條供氧管道外,還應當加入冷卻散熱管道。
風冷散熱肯定不行,必須用液态冷卻。
槍身部分設計,餘華用的是三管齊下方案,中心管道爲主供氧管道,第二根管道爲冷卻水進水,最外層第三根管道爲冷卻水出水,槍身與槍尾連接處采用法蘭和密封膠圈。
設計圖紙上,由一條條标準線條和符号構成的三孔噴頭氧槍逐漸成形,餘華一邊設計一邊建立數學模型,進行計算模拟,獲得數據,然後根據這些計算數據進行修改。
這是餘華獨有的科研優勢。
時間一分一秒流逝,在清華學堂内所有學生結束上午的考試科目時,餘華從高耗能的研發狀态之中退了出來,放下鉛筆,揉了揉微微腫脹的太陽穴,結束今天的氧槍研發工作。
目前,氧槍設計工作進度已經完成大約50%左右,當前效率,預計三天後搞定。
“計算模拟好是好,但消耗太大,每天八個多小時高效學習時間,動用思維計算機隻能維持50分鍾滿負荷使用時間,如果有什麽神丹妙藥能讓我全天候二十四小時運轉,并且不傷害我的身體就好了。”思維中心的金色數學符号源源不斷釋放冰涼之意,餘華大腦的腫脹不适感逐漸退去,用心感受自身的狀态,輕聲歎了一口氣。
隻可惜,這種‘神丹妙藥’并不存在。
“明天就是七月一号,距離盧溝橋事變還剩七天,不知道那批德國機床已經到哪兒了,希望能趕在北平和天津淪陷前運抵天津衛,時間越來越緊迫了。”
餘華沒有将心思放到尋找什麽神丹妙藥上,心中默默思索即将爆發的盧溝橋事變:“還有,不知餘氏七塔原型機組有沒有運抵根據地。”
七月七日,盧溝橋事變爆發。
七月二十九日,北平淪陷。
七月三十日,天津淪陷。
北方地區留給餘華的窗口期,僅剩最後三十天,如果在平津兩城淪陷前,交易的德國機床設備還是沒有運到,那麽整個技術換設備計劃很可能直接流産。
這批德國機床決定根據地的機械制造業,餘氏七塔原型機組決定根據地的硫酸工業和火炸藥工業。
随着距離盧溝橋事變越來越近,一股來自于曆史重大事件的壓迫感,随之而來,籠罩于餘華心頭。
餘華深呼吸一口氣,強壓下心中的情緒,保持頭腦冷靜和沉穩心态,收拾桌面的氧槍圖紙,起身前往食堂幹飯。
有壓力的時候,身爲幹飯人的餘華最喜歡通過吃飯來緩解壓力。
化壓力爲食量。
食堂裏,人滿爲患,參加期末考試的學生議論紛紛,不斷吐槽今天上午的科目試題有多難,餘華端着滿滿一份飯菜從擁擠的人群之中出來,随便找了一個位置坐下。
今天午餐非常豐盛,白面饅頭,榨菜,稀飯,外加好不容易的油腥菜肴——土豆炖肉,學校方面爲了犒勞期末考試的學生,特地加了一個菜。
餐盤裏放了整整兩塊如拇指蓋般大小的肥肉,輕輕顫抖,散發出攝人心魄般的誘惑力。
講道理,餘華從以前隻吃瘦肉到現在隻吃肥肉,真的不是沒有道理的。
生活條件實在是太艱苦了。
關鍵是,這還是國立清華大學的飯菜标準,很多地方連飯都吃不上。
待餘華坐下準備迫不及待幹飯的時候,忽然,一股淡淡的香味傳來,隻見面前坐了一名年輕女生。
“你好,你是餘華同學嗎?”年輕女生朝着餘華詢問道。
被打擾的餘華,眉宇微皺,擡起頭看向這名女生,頓時感覺眼熟:“我是,你有什麽事嗎?”
這不是上次跟他問路去學報編輯部的那個女生嗎?
“伱好,我叫葉清月,是清華學報編輯部的初審編輯。”葉清月露出溫柔的微笑,解釋道。
(本章完)