九月中旬,秦念去了一趟位於西南某地的空氣動力研究與試驗基地。
這個基地坐落在群山環抱的河穀中,從外麵看毫不起眼——幾棟灰白色的建築散落在山坡上,周邊是大片的樹林和農田,一條不寬的水泥路通向山外的公路。但基地的地下和山體內部,藏著國內最先進的高超聲速風洞群。這些風洞能夠模擬導彈彈頭以數倍甚至十幾倍音速再入大氣層時麵臨的極端熱環境,是熱防護方案驗證不可或缺的設備。
0945彈頭采用的高超聲速滑翔方案,對熱防護提出了前所未有的挑戰。傳統的彈道式再入,彈頭在大氣層內的時間隻有短短幾分鐘,熱流峰值極高但總加熱量有限。高超聲速滑翔不同——彈頭在大氣層邊緣長時間滑翔機動,加熱時間比傳統再入長了一個數量級,熱流密度雖然略低,但總加熱量巨大,對熱防護材料的考驗更加嚴酷。
負責這個方向的是周亞楠。她帶著團隊在過去的幾個月裡完成了數十種材料配方的小樣篩選和上千次的熱考核試驗,最終鎖定了一種新型超高溫陶瓷基複合材料作為0945彈頭熱防護的主方案。這種材料的耐溫極限比巨浪-3用的材料提高了近三百度,抗熱震性能提升了數倍,但工藝難度也成倍增加。從實驗室小樣到工程化應用,中間還隔著一條寬闊的河流。
風洞試驗就是那座橋。
秦念到達基地的當天下午,周亞楠已經在試驗室裡等著了。她的臉色比幾個月前在北京見到時更黑了一些——西南地區的陽光雖然不如高原強烈,但長期泡在試驗現場,不黑是不可能的。她的眼睛下麵有明顯的青色,但眼神清亮,精神狀態不錯。
“秦總師,我給您介紹一下試驗方案。”周亞楠把秦念領進了試驗室旁邊的小會議室,牆上掛著一張大大的試驗流程圖。她拿起激光筆,從試件準備開始講起——試驗件是直徑約三十厘米的圓片狀樣品,表麵是超高溫陶瓷塗層,基體是碳纖維複合材料。試驗件安裝在風洞的試驗段中,由電弧加熱器產生高溫高速氣流衝刷試件表麵,模擬彈頭再入時的熱環境。傳感器實時測量試件表麵溫度、背麵溫度、熱流密度和材料燒蝕後退率。
“這次試驗的工況分三組。”周亞楠切換到第二張圖,“第一組模擬中等熱流、中等動壓的常規滑翔工況,加熱時間三百秒。第二組模擬高熱流、高動壓的極限機動工況,加熱時間一百八十秒。第三組是最嚴酷的——高熱流加長時間,模擬故障情況下的應急再入,加熱時間四百五十秒。”
秦念看著試驗工況表,目光停留在了第三組上。“四百五十秒。這個時長是怎麼定的?”
“我們做了彈道仿真,最不利情況下,彈頭在熱環境中的暴露時間可能超過七分鐘。四百五十秒是七分半,留了一定餘量。”
秦念點了點頭,沒有再問。她知道周亞楠做事的風格——不留餘量的事情她不會報上來。
試驗安排在第二天。
電弧風洞啟動前的準備工作繁複而冗長。早上六點,試驗團隊就已經到位。試驗件安裝在工裝上,傳感器線纜連接完畢,數據采集係統自檢通過,冷卻水循環開啟,真空泵組抽氣,一切就緒。
秦念站在控製室裡,透過厚厚的觀察窗看著外麵的試驗段殼體。那是一個巨大的、由不鏽鋼和銅合金構成的複雜結構,各種管道和電纜像血管一樣纏繞在它的表麵。試驗段內部正在進行最後的抽真空操作,壓力讀數在屏幕上緩慢下降。
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“真空度到位。”操作員的聲音從揚聲器裡傳來。
“加熱器預熱。”試驗指揮的命令簡短有力。
電弧加熱器開始預熱,巨大的整流變壓器發出低沉的嗡鳴。控製室裡的燈光沒有調暗,但所有人的注意力都集中在了屏幕上顯示的參數上——電壓、電流、氣流流量、電弧穩定性。
九點整,試驗開始。
電弧加熱器點火的那一瞬間,整個控製室都能感覺到一種從腳下傳來的、沉悶的低頻振動。觀察窗上加裝了深色的防護濾光片,透過濾光片可以看到試驗段內部亮起了一團刺目的光——那是一種比電焊弧光強烈得多的、幾乎讓人本能地想要閉上眼睛的光芒。電弧將空氣電離成等離子體,溫度瞬間飆升到數千度,高速等離子體射流從加熱器噴出,猛烈地衝刷著試驗件表麵。
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