第二百二十二章 噸級液氧煤油發動機!(1 / 1)

伴隨著深空探索項目越來越多,原先的火箭推力也開始有些捉襟見肘。

即使是目前推力最大的鴻雁火箭,也很難將大質量的衛星或者是外星著陸器,發射到距離地球數十萬乃至於數千萬的星球上。

“火星探索計劃,需要新的大推力火箭,而我們首先要做的,就是解決火箭的心臟問題!”

在春節之後的第一次火箭研究院全體員工大會上,張星揚宣布了他們接下來的首要任務:

“在今年之中,我們將要攻克的就是500噸級液氧煤油發動機的難關!”

“為我們未來的深空探索,造出一顆動力強勁的心臟!”

張星揚執掌研究所的這段時間,帶領著大家攻克了無數他們之前都沒有解決的技術難題。

所以,即使是在外人看來,一年時間完成一款全新火箭發動機的研發工作,而且是從未展開過的火箭發動機,是一件足夠誇張的事情。

但是在研究院大家的眼中,則沒有什麼奇怪的地方。

仿佛所有的技術難題,到了張星揚的手中都會得到解決。

於是,坐滿人員的會議室之中響起了山呼海嘯一般的掌聲。

而在其他分會場視頻會議之中,也出現了雷鳴一般的掌聲。

足可見,僅僅是在技術這方麵,張星揚已經有了極強的影響力。

當然,在經濟方麵,影響力也是十分強大。

畢竟,研究院加上下屬的眾多工廠、公司、產業基地等,足足夠八萬多員工。

僅僅是如今已經成為國內碳纖維龍騰材料集團,就有超過三萬的員工。

而在這些人之中,科研人員大致上有兩萬人。

研究院每年在各類技術上的投入都在數十億級彆。

所以,彆看每年掙得多,但是也頂不住海量的資金投入其中。

這也是這幾年之中,研究院各種各樣專利技術層出不窮的重要原因。

過去一年,研究院申請注冊了數千項專利技術。

這些都是無數的真金白銀,砸出來的成果。

五百噸級液氧煤油發動機,不僅僅是將原先的110噸級液氧煤油發動機放大五倍那麼簡單。

這裡邊,涉及到眾多的問題。

首先,就是發動機核心的渦輪盤。

“我們目前在鴻雁火箭上使用的渦輪泵,每秒鐘可以輸送400公斤的燃料,而想要將發動機的推力增大到500噸級,每秒鐘輸送的燃料最少也要1500公斤。”

蘇曉首先簡單介紹了一下,大家現在麵臨的情況。

渦輪泵是發動機的核心,負責將燃料罐之中的液氧和煤油,輸送到燃燒室之中。

作用,相當於人類的心臟。

當然,它的功率要比人類的心臟強勁許多,這樣的功率即使是放到奇幻世界之中,也是龍心級彆。

“根據超算仿真計算結果,想要達到這樣的輸送量,渦輪泵的每秒轉速將要達到次,壓力將要達到75兆帕!”

如今的火箭研究院不缺錢,各種設備自然都有。

每秒實際運算速度達到一萬億次,峰值計算速度達到兩萬億次的超級計算機深騰1800。

這台機器是專門從計算機所進行定製的,性能在02年的世界超算top500之中,排名第43。

在研究院之中,也是屬於極為重要的科研設備。

分配到材料實驗中心的時間並不是十分充裕。

畢竟,火箭研究院可不僅僅研究火箭,它的業務還包括一些大威力的家夥。

那些不能實際進行試驗的東西,需要超算的時間遠比蘇曉他們要長。

“我們目前的難題就是,找到一種能夠承載這樣高強度、高壓力的材料!”

“我們之前所使用的高溫合金,根據這兩天的實驗,在轉的情況下,就出現了微觀斷裂的情況。”

“在轉的情況下,僅僅是運行30秒的時間,就發生了大麵積的開裂。”

蘇曉皺著眉頭對著台下的眾人講解目前已有材料的不足之處。

如今剛剛度過自己三十歲生日的蘇曉,不再像是剛剛進入研究院時候那個小女孩,皺著眉頭的時候給人十足的嚴肅感。

一般的航空發動機,每分鐘轉速不過轉,換算成每秒鐘轉速不到1000轉。

而火箭發動機的轉速,在他們的幾乎於二十倍!

極高的轉速,不僅僅需要超高的材料強度,還需要忍受極高的溫度。

這樣高的轉速,即使采用極多的散熱方式,熱堆積也是很可怕的一件事。

火箭發動機渦輪泵的運行溫度,長時間在2500度以上。

而一般的航空發動機,溫度基本在1500度,就已經讓一眾的航發設計師們頭疼不已了。

不過蘇曉他們,相比較於航發設計師們也有好的一麵。

那就是,火箭發動機的使用壽命極短。

在不考慮重複利用的情況下,單次任務一級火箭工作時間不會超過200秒。

而航空發動機的使用壽命,即使是再少,也有數百個小時。

兩者之間的差異,還是比較大的。

“我們是不是可以嘗試在單晶體高溫合金之中,添加一點金屬錸?”

一位剛剛進入研究院不久的研究員,這個時候提出了自己的想法。

蘇曉看著他,腦海之中回想著他的履曆。

盧俊生,是研究院高校合作項目的受益者之一,在博士期間就研究的是高溫合金領域。

不過他當時研究的高溫合金,和現在所需要的3000度以上工作溫度的高溫合金不太一樣。

那是為渦扇十所研製的一種高溫合金,用於改善發動機核心的熱堆積情況。

“說說你的看法。”蘇曉也有了一定的興趣。

錸是地球上地殼之中最稀有的元素之一,平均含量估值為十億分之一,目前全球探明的儲量不過兩千噸,儲量極少,大多數是鉬礦和銅礦的伴生產物。

這就導致這種金屬,極為的昂貴,每公斤的價格在1500美元左右。

實際上,在03年這個時間節點,金屬錸還是處於它的價格低點,等到接近十年之後,它的價格將會一度飆升到美元一公斤。

當然,這裡邊有著很複雜的因素乾擾,但是即使在排除掉炒期貨的因素之外,金屬錸的實際價格在後來也大致維持在3000美元一公斤。

對於工業原材料金屬來說,這是一個十分高昂的價格。

與之相對比,工業用的純鈦正常不過15一20美元公斤。

兩者的價格相差了上百倍。

“在我們之前的實驗室單晶生長爐之中,在添加了百分之五的金屬錸之後,高溫合金的強度和耐高溫能力都有了提高,組織性能也有了極大的改善。”

盧俊生十分自信地向大家介紹著他之前在校期間的研究成果。

“當時在應用了我們的實驗產品之後,發動機的工作溫度提升了百分之八左右,由此又將發動機的推力提升了百分之三左右。”

在場的不少人,都和渦扇發動機項目組合作過數年的時間。

對於航空發動機的各項數據都不陌生。

自然也能夠明白盧俊生他們之前所做的研究,到底是有什麼意義。

彆小看這百分之三的推力。

一台推力在140kn的發動機,如果能夠提升百分之三的推力,就意味著戰機的起飛重量能夠增加一噸左右。

如果不考慮掛載點的問題,可以多裝兩發超遠程空空導彈。

或者,可以增加百分之五左右的作戰航程。

“這個倒是值得嘗試一下。”蘇曉在想了想最近看到的幾篇有關於金屬錸的文章之後說道。

實際上,他們之前所采用的高溫合金也是添加了金屬錸,不過並沒有在這方麵進行過深入的研究。

因為添加金屬錸方案的渦輪泵盤,在第一次實驗時就失敗了。

當時他們就暫時放棄了這一條技術路線。

但是如今,他們已經沒有其他比較好的方案,就隻能夠從頭再來走這條老路。

他們如今能夠想到的提升高溫合金強度和工作溫度的辦法,就隻有添加強化劑和繼續改良冶金工藝兩個方向。

但是他們現在采用的激光粉末冶金,已經算是業內數一數二的先進了。

在決定了研究方向之後,實驗中心開始了數種不同添加比例的錸合金製備工作。

數天之後,第一批的試驗品誕生了。

這十幾塊小小的實驗塊,就用完了火箭研究院儲備的數公斤金屬錸。

因為這東西,在這之前雖然也用,但是用的比較少,研究院也沒有專門進行儲備。

臨時訂貨,大概還要一個月的時間,才能夠到貨。

畢竟,國內生產金屬錸十分的稀少。

金屬錸,主要來自於智利的esdida銅礦,其次則是鷹醬家的北方州有一定的出產。

而無論是從哪一家訂購,都有比較長時間的交貨期。

所以暫時,他們的成果就隻有這麼多了。

“這就是你們折騰了一個星期的成果?”

張星揚饒有興趣的撿起桌子上的銀灰色的金屬塊問道。

“是,這一塊我們添加了百分之二點五的金屬錸。”

蘇曉看著張星揚手上的合金說道:

“根據測試,他們的強度提升了大概百分之十五,工作溫度提升了百分之二十。”

張星揚放下了手上的金屬,聽了聽蘇曉他們的內容。

發現他們的研究,實際上還是比較粗糙的。

可能是因為目的過於明確的因素,很多金屬錸的特性,他們都沒有關注到。

就比如,高溫合金在添加了金屬錸之後,會形成拓撲密排相,它的微觀結構會變得相當不穩定。

在高強度運行狀態之下,會產生不少的問題。

就比如,目前f-22上所采用的第三代單晶體合金,就含有百分之六的金屬錸,但是在高速運行時金屬微觀結構會產生變化,對發動機運行狀態產生不良影響。

不過張星揚也沒有多想,畢竟他們也是剛剛開始研究金屬錸不太久,不能夠完全研究透徹,也是很正常的事情。

“你們後續研究的時候,可以繼續嘗試在單晶體高溫合金之中,添加一點金屬釕試一試。”

金屬釕和金屬錸近乎是同樣稀有,釕是鉑係元素的最後一位發現的,直到1845年才被發現。

雖然在鉑係元素之中含量最少,但是釕的價格相比較於鉑係元素之中的鉑和鈀等元素,十分的低廉。

而且,釕在是十分優秀的催化劑。

92年rrubbs發現了一類釕金屬催化劑可以催化烯烴複分解反應,在石油化工領域有著十分重要的意義。

也可能是領域不同的因素,蘇曉可能沒有關注過這些內容。

所以,在張星揚提出來在錸高溫合金之中,添加一定的金屬釕之後,露出了一臉疑惑的表情。

不過張星揚長期以來,在技術領域的正確性和先見,讓蘇曉壓製了自己內心的疑惑。

“我們還沒有開始渦輪盤的試製工作,目前的錸金屬庫存已經消耗完了。”

在給張星揚講解完這十幾塊錸高溫合金的不同之後,蘇曉提了一嘴原材料不足的問題。

“最近國際上錸金屬價格比較低迷,我們其實可以多囤積一些。”

張星揚想了想之後說道。

錸金屬,不僅僅在航天領域有著重大的用途,在航空發動機領域、化工催化領域,都有著極為重要的用處。

而國內,錸金屬的出產十分的低,基本上依賴於進口。

除非,能夠買下那幾座國外的高品位銅礦,否則很難在錸金屬的定價上擁有一定的話語權。

這年頭,海外礦產的購置,還是一件比較麻煩和困難的事情。

不僅僅有資金上的問題,還有可能的欺詐問題。

比如在大筆資金購入了對方的礦山之後,卻被對方突然宣布交易失效,那麼不僅僅是錢打了水漂那麼簡單。

更加重要的是,損失了原本對於礦業的布局。

這種事情,在過去的時間內還比較少見,因為當時國內也沒有什麼企業有這樣的實力,到國外去進行購置。

但是在後來的幾十年之中,那就是比較多了,這裡就不舉例了。

所以,相比較於購置礦山,張星揚還是傾向於直接購買錸金屬的成品,或者是半成品原材料也可以。

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