第二百三十九章 天枢

作品:《七零年代:拒娶厂花后我成大国工匠

    天枢,北斗七星之首。


    郑昊用这个名字,来命名长征九号的一级发动机,其野心和期望,不言而喻。


    这颗“心脏”,必须是整个火箭中,技术最先进,推力最强大,也是研制难度最高的部分。


    孙立人,这位在发动机领域浸淫了一辈子的老专家,在看到郑昊拿出的“天枢”发动机设计方案时,整整一夜,没有合眼。


    他不是激动,而是被吓到了。


    “分级燃烧循环?”孙立人看着图纸,嘴唇都在哆嗦,“郑总师,你没开玩笑吧?这东西,全世界,也只有苏联人,在他们的RD-170上,搞成功了。美国人搞了十几年,到现在都没完全掌握。我们的工业基础,能行吗?”


    所谓分级燃烧循环,是目前已知技术中,性能最高,但结构也最复杂的一种火箭发动机循环方式。


    传统的燃气发生器循环,就像是汽车的涡轮增压,会有一部分燃料和氧化剂,被浪费掉,用来驱动涡轮泵,然后再排出去。


    而分级燃烧循环,则更加极致。它会先把所有的氧化剂(或者燃料),送入一个预燃室,进行不完全燃烧,产生高温高压的富氧(或富燃)燃气,用来驱动涡轮泵。而驱动完涡轮泵的这些燃气,并不会被排掉,而是会再次被送入主燃烧室,和另一路推进剂,进行完全燃烧,产生最终的推力。


    这样做的好处,是几乎没有能量被浪费,发动机的比冲(可以理解为燃料的利用效率)会高得吓人。


    但坏处,也同样致命。


    那就是,整个系统,都工作在一种,极其严苛,近乎变态的,高温高压环境下。


    特别是富氧燃气,那简直就是“万物皆可燃”的物质。任何金属,在它的面前,都跟干燥的木柴,没什么区别。


    “我们的工业基础,现在不行。但五年后,必须行。”郑昊的回答,简单而直接。


    孙立人沉默了。他知道,郑昊这不是在说大话。以“国家载人登月工程领导小组”的权限,完全可以强行命令整个国家的冶金和材料科学,为这一颗发动机,服务。


    “好!”孙立人一咬牙,那股老一辈科研工作者特有的,不服输的劲头,上来了,“美国人苏联人能搞出来的东西,我就不信,我们中国人搞不出来!郑总师,您说吧,怎么干!”


    “第一步,材料。”郑昊在白板上写下两个字。


    “涡轮泵的叶片,预燃室和主燃烧室的内壁,我们都需要一种全新的,能够承受三千度以上高温,和数百个大气压的,超级合金。”


    “我已经把合金的配方和冶炼工艺,发给了首钢和鞍钢的研究所。陈国栋院士,会亲自带队,负责这个项目。我们的任务,是在他们拿出合格的材料之前,完成发动机所有其他部件的设计和测试。”


    “第二步,涡轮泵。”


    郑昊又写下三个字。


    “天枢发动机的涡轮泵,将是这个世界上,最复杂,也是最强大的泵。它的转速,将超过每分钟十万转。它的泵压,将达到惊人的五百个大气压。它需要在几毫秒内,将成吨的液氧和煤油,精准地,注入燃烧室。”


    “它的设计和制造,是整个发动机项目中,最核心的难点。孙总师,这个担子,主要就压在你身上了。”


    孙立人看着图纸上,那个如同瑞士手表般,精密而复杂的涡轮泵结构图,感到一阵阵的头晕目眩。


    但他没有退缩。


    “没问题!”他拍着胸脯,立下了军令状,“就算拿牙齿去啃,我也把这个硬骨头,给啃下来!”


    研制工作,就此轰轰烈烈地展开。


    在京郊,一座专门为天枢发动机新建的,巨大的试车基地拔地而起。


    最高的建筑,是一座高达百米的,用厚重的钢筋混凝土浇筑而成的,巨型试车台。光是这个试车台的地基,就深入地下数十米,足以承受数千吨的巨大推力。


    然而,接下来的几个月里,这座宏伟的试车台,却变成了一座,不断吞噬金钱和信心的,恐怖地狱。


    “轰!”


    第一次半系统试车,预燃室点火的瞬间,就发生了剧烈的爆炸。整个预燃室,连同价值数百万的涡轮泵,被炸成了一堆废铁。火焰,冲上了上百米的高空。


    “失败原因,燃料和氧化剂混合不均,引起爆燃。”


    “轰隆!”


    第二次试车,涡轮泵的叶片,因为无法承受巨大的离心力,在启动的瞬间,就发生了断裂。碎片,像子弹一样,射穿了厚厚的钢制外壳。


    “失败原因,材料强度不足。”


    “砰!砰!砰!”


    第三次,第四次,第五次……


    爆炸,成了试车基地的家常便饭。


    每一次失败,都意味着数百万,甚至上千万的资金,打了水漂。


    每一次失败,都让整个团队的士气,往下沉一分。


    就连孙立人这位身经百战的老将,都有些扛不住了。他的头发,在短短几个月里,几乎全白了。


    “郑总师……我是不是……真的不行了?”一天深夜,孙立人拖着疲惫的身体,找到了郑昊的办公室,“我们是不是……太急了?步子,迈得太大了?”


    郑昊没有说话,他只是默默地,给孙立人倒了一杯热茶。


    然后,他打开了办公室里的超级计算机。


    屏幕上,出现了一个无比复杂的,三维的流体动力学模型。


    “孙总师,您看。”郑昊指着屏幕,“这是我根据我们前几次失败的数据,建立的天枢发动机的数字模型。”


    “数字模型?”孙立人第一次听到这个词。


    “对。”郑昊解释道,“我们可以把它,理解成一个,在计算机里运行的,一模一样的天枢发动机。我们可以用它,来模拟任何工况下的,任何参数变化。比如,我们可以看到,在点火的瞬间,预燃室内的压力和温度,是如何分布的。”


    屏幕上,随着郑昊的操作,那个虚拟的发动机,开始运转。无数条彩色的,代表着流体和温度的曲线,在模型内部,飞速地流动,变化。


    “您看这里,”郑昊将一个画面,定格放大,“在第三次试车失败时,我们一直以为,是燃烧不稳定,导致的推力震荡。但模型显示,真正的原因,是涡轮泵的出口,存在一个微小的,我们之前没有计算到的,压力波动。正是这个波动,通过管路,传递到了主燃烧室,最终引发了共振。”


    孙立人凑到屏幕前,死死地盯着那个模型。


    他的眼睛,越睁越大。


    他的呼吸,越来越急促。


    作为一名顶级的发动机专家,他瞬间就明白了,这个东西的,划时代的意义!


    这意味着,他们可以在计算机上,进行无数次的,零成本的虚拟试车!


    他们可以提前发现,所有可能的设计缺陷和潜在风险!