看到所有人都看向自己,姜晨也是礼貌地站起身来。
他能看到这些火箭专家们眼底对自己的期待,那感觉就像是课堂上等待考题答案的考生们,既有求知若渴,又带着一丝对未知答案的忐忑。
姜晨心中涌起一股责任感。
因为自己带来的不仅仅是技术,还有希望。
姜晨走到前森教授身旁,接过他手里的粉笔。
前森教授心领神会,微笑着坐到了姜晨之前的位置,目光灼灼地盯着黑板,等待着姜晨的讲解。
会议室内的气氛,在这一刻达到了顶点。
姜晨没有急于动笔,而是先环视了一圈在座的专家们。
这些人都是龙国火箭事业的顶梁柱,他们的知识和经验都无比丰富。
因此,他的讲解必须既要深入浅出,又要切中要害,更要让他们能够理解和接受这些超越时代的概念。
“各位专家,前院长刚才已经详细阐述了东风-5在发动机推力与比冲效率方面所面临的挑战。”姜晨的声音平静而清晰,一开始便牢牢地吸引了所有人的注意力,“我的一些粗浅想法,主要集中在如何最大限度地提升现有液体燃料发动机的性能潜力,以及如何优化其在不同飞行阶段的工作效率。”
他拿起粉笔,指着黑板上的火箭模型图,开始了他的讲解。
“首先,关于喷管设计。”姜晨在发动机的喷管部分画了一个大大的圈,“前院长提到了传统钟罩形喷管在不同高度下效率差异较大的问题。我的建议是,我们可以尝试引入双锥形喷管或更先进的钟罩-环形喷管结构。”
他停顿了一下,用粉笔在黑板上迅速勾勒出这两种喷管的简化示意图,并用箭头标注出燃气流动的方向。
“传统的钟罩形喷管,在高空或真空环境下,由于外部压力降低,燃气流容易发生过度膨胀,导致流场分离,从而降低比冲。而双锥形喷管,通过在出口处增加一个扩张锥,能够更好地适应高空和真空环境,使得燃气流在整个飞行包线内都能保持更佳的膨胀状态,从而提高发动机的平均比冲。至于钟罩-环形喷管,它结合了钟罩形和环形喷管的优点,能够进一步优化燃气膨胀效率,尤其是在真空环境下,其性能提升更为显著。”
会议室里响起了一阵低语。
在座的专家们并非没有接触过这些概念,但大多停留在理论层面,很少有人敢于在实际项目中提出如此大胆的尝试。
因为任何一点微小的改动,都可能带来巨大的风险。
姜晨没有理会这些议论,开始深入:“其次,在燃料与氧化剂的混合效率上,我认为可以引入预燃室分级燃烧循环的概念。”
此言一出,会议室里瞬间安静下来。
所有人的目光都集中在姜晨身上,眼神中充满了震惊。
分级燃烧循环,这可是联邦最尖端的技术,龙国一直在秘密研究,但从未对外公布过任何细节。
他们知道这种循环方式理论上能带来更高的比冲,但其工程实现难度之大,简直是地狱级的。
分级燃烧循环(StagedCobtioCycle)之所以被视为火箭发动机技术的“圣杯”,是因为它能最大限度地利用推进剂的能量,将涡轮泵驱动燃气重新送回主燃烧室进行燃烧,从而获得远超燃气发生器循环的比冲效率。
然而,其背后的工程挑战却是令人望而生畏的。
首先,预燃室是核心,它必须在极高的压力和温度下稳定工作,将部分燃料和氧化剂进行初步燃烧,产生高温燃气来驱动涡轮泵。这要求材料具备超强的耐高温、抗腐蚀能力,并且要确保燃烧稳定,避免高频振荡引发的结构破坏。
其次,涡轮泵的设计更是难上加难,它需要在极端恶劣的环境下以超高转速运行,将推进剂以惊人的压力泵入燃烧室,对轴承、密封件和叶轮的材料强度、加工精度提出了近乎苛刻的要求。任何微小的缺陷都可能导致灾难性后果。
再者,整个系统的集成与控制复杂到令人发指。
预燃室、涡轮泵、主燃烧室之间是高度耦合的,燃料和氧化剂的流量、压力、温度必须精确控制,任何一个环节的失衡都可能导致发动机性能骤降甚至爆炸。
特别是启动序列,更是如同在刀尖上跳舞,需要毫秒级的精确时序控制,稍有差池便可能前功尽弃。
这些技术难题,每一个都足以让一个国家的科研团队耗费数十年心血,投入天文数字的资金,才能勉强摸到门槛。
然而姜晨也知道这一点,马上便给出了解决方案。
“通过在主燃烧室之前设置预燃室,让少量燃料和氧化剂进行初步燃烧,产生高温燃气驱动涡轮泵,再将富燃或富氧的燃气送入主燃烧室进行二次燃烧。”姜晨详细解释道,“这种方式能够显著提高燃烧室压力和燃烧效率,最大限度地利用推进剂的能量,从而提升发动机的推力与比冲。虽然其系统集成、启动控制和燃烧稳定性问题非常复杂,但一旦攻克,将是发动机技术的一次革命性飞跃。”
他用粉笔在黑板上画出了分级燃烧循环的简化流程图,详细标注了预燃室、涡轮泵、主燃烧室等关键部件的位置和功能。
他的讲解逻辑清晰,条理分明,这些复杂的概念在他心中早已融会贯通。
“当然,要实现分级燃烧循环,对涡轮泵的设计也提出了更高要求。”姜晨继续说道,“我们需要采用更高转速、更高压比的涡轮泵。这需要更先进的轴承材料和密封技术,以及更精密的叶轮加工工艺。如果能实现这一点,将能更高效地将燃料和氧化剂输送到燃烧室,进一步提升发动机的整体性能。”
他接着提到了对冷却系统的优化:“我们可以借鉴国际先进经验,引入再生冷却技术,通过燃料在喷管壁内循环冷却,不仅保护了喷管,还预热了燃料,提高了喷管的耐热寿命和发动机的整体效率。这使得我们的发动机能够在更高温度下长时间工作,从而获得更高的比冲。”
姜晨的讲解持续了近一个小时。
他从宏观的循环模式,讲到微观的材料选择,再到具体的结构设计和工艺要求。
他的语言简洁而精准,每一个技术点都直指核心。
他甚至还提到了推力矢量控制(TVC)的初步概念,虽然这对于当时的龙国来说过于超前,但他只是简单提及,作为未来发展的方向。
在讲完之后,会议室内鸦雀无声。
所有人都被姜晨所描绘的宏伟蓝图所震撼。