第222章 500吨级液氧煤油发动机!
第222章500吨级液氧煤油发动机!
伴随着深空探索项目越来越多,原先的火箭推力也开始有些捉襟见肘。
即使是目前推力最大的鸿雁火箭,也很难将大质量的卫星或者是外星着陆器,发射到距离地球数十万乃至于数千万的星球上。
“火星探索计划,需要新的大推力火箭,而我们首先要做的,就是解决火箭的心脏问题!”
在春节之后的第一次火箭研究院全体员工大会上,张星扬宣布了他们接下来的首要任务:
“在今年之中,我们将要攻克的就是500吨级液氧煤油发动机的难关!”
“为我们未来的深空探索,造出一颗动力强劲的心脏!”
张星扬执掌研究所的这段时间,带领着大家攻克了无数他们之前都没有解决的技术难题。
所以,即使是在外人看来,一年时间完成一款全新火箭发动机的研发工作,而且是从未展开过的火箭发动机,是一件足够夸张的事情。
但是在研究院大家的眼中,则没有什么奇怪的地方。
仿佛所有的技术难题,到了张星扬的手中都会得到解决。
于是,坐满人员的会议室之中响起了山呼海啸一般的掌声。
而在其他分会场视频会议之中,也出现了雷鸣一般的掌声。
足可见,仅仅是在技术这方面,张星扬已经有了极强的影响力。
当然,在经济方面,影响力也是十分强大。
毕竟,研究院加上下属的众多工厂、公司、产业基地等,足足够八万多员工。
仅仅是如今已经成为国内碳纤维龙腾材料集团,就有超过三万的员工。
而在这些人之中,科研人员大致上有两万人。
研究院每年在各类技术上的投入都在数十亿级别。
所以,别看每年挣得多,但是也顶不住海量的资金投入其中。
这也是这几年之中,研究院各种各样专利技术层出不穷的重要原因。
过去一年,研究院申请注册了数千项专利技术。
这些都是无数的震惊白银,砸出来的成果。
五百吨级液氧煤油发动机,不仅仅是将原先的110吨级液氧煤油发动机放大五倍那么简单。
这里边,涉及到众多的问题。
首先,就是发动机核心的涡轮盘。
“我们目前在鸿雁火箭上使用的涡轮泵,每秒钟可以输送400公斤的燃料,而想要将发动机的推力增大到500吨级,每秒钟输送的燃料最少也要1500公斤。”
苏晓首先简单介绍了一下,大家现在面临的情况。
涡轮泵是发动机的核心,负责将燃料罐之中的液氧和煤油,输送到燃烧室之中。
作用,相当于人类的心脏。
当然,它的功率要比人类的心脏强劲许多,这样的功率即使是放到奇幻世界之中,也是龙心级别。
“根据超算仿真计算结果,想要达到这样的输送量,涡轮泵的每秒转速将要达到16000次,压力将要达到75兆帕!”
如今的火箭研究院不缺钱,各种设备自然都有。
每秒实际运算速度达到一万亿次,峰值计算速度达到两万亿次的超级计算机深腾1800。
这台机器是专门从计算机所进行定制的,性能在02年的世界超算TOP500之中,排名第43。
在研究院之中,也是属于极为重要的科研设备。
分配到材料实验中心的时间并不是十分充裕。
毕竟,火箭研究院可不仅仅研究火箭,它的业务还包括一些大威力的家伙。
那些不能实际进行试验的东西,需要超算的时间远比苏晓他们要长。
“我们目前的难题就是,找到一种能够承载这样高强度、高压力的材料!”
“我们之前所使用的高温合金,根据这两天的实验,在12000转的情况下,就出现了微观断裂的情况。”
“在16000转的情况下,仅仅是运行30秒的时间,就发生了大面积的开裂。”
苏晓皱着眉头对着台下的众人讲解目前已有材料的不足之处。
如今刚刚度过自己三十岁生日的苏晓,不再像是刚刚进入研究院时候那个小女孩,皱着眉头的时候给人十足的严肃感。
一般的航空发动机,每分钟转速不过50000转,换算成每秒钟转速不到1000转。
而火箭发动机的转速,在他们的几乎于二十倍!
极高的转速,不仅仅需要超高的材料强度,还需要忍受极高的温度。
这样高的转速,即使采用极多的散热方式,热堆积也是很可怕的一件事。
火箭发动机涡轮泵的运行温度,长时间在2500度以上。
而一般的航空发动机,温度基本在1500度,就已经让一众的航发设计师们头疼不已了。
不过苏晓他们,相比较于航发设计师们也有好的一面。
那就是,火箭发动机的使用寿命极短。
在不考虑重复利用的情况下,单次任务一级火箭工作时间不会超过200秒。
而航空发动机的使用寿命,即使是再少,也有数百个小时。
两者之间的差异,还是比较大的。
“我们是不是可以尝试在单晶体高温合金之中,添加一点金属铼?”
一位刚刚进入研究院不久的研究员,这个时候提出了自己的想法。
苏晓看着他,脑海之中回想着他的履历。
卢俊生,是研究院高校合作项目的受益者之一,在博士期间就研究的是高温合金领域。
不过他当时研究的高温合金,和现在所需要的3000度以上工作温度的高温合金不太一样。
那是为涡扇十所研制的一种高温合金,用于改善发动机核心的热堆积情况。
“说说你的看法。”苏晓也有了一定的兴趣。
铼是地球上地壳之中最稀有的元素之一,平均含量估值为十亿分之一,目前全球探明的储量不过两千吨,储量极少,大多数是钼矿和铜矿的伴生产物。
这就导致这种金属,极为的昂贵,每公斤的价格在1500美元左右。
实际上,在03年这个时间节点,金属铼还是处于它的价格低点,等到接近十年之后,它的价格将会一度飙升到10000美元一公斤。
当然,这里边有着很复杂的因素干扰,但是即使在排除掉炒期货的因素之外,金属铼的实际价格在后来也大致维持在3000美元一公斤。
对于工业原材料金属来说,这是一个十分高昂的价格。
与之相对比,工业用的纯钛正常不过15一20美元公斤。
两者的价格相差了上百倍。
“在我们之前的实验室单晶生长炉之中,在添加了百分之五的金属铼之后,高温合金的强度和耐高温能力都有了提高,组织性能也有了极大的改善。”
卢俊生十分自信地向大家介绍着他之前在校期间的研究成果。
“当时在应用了我们的实验产品之后,发动机的工作温度提升了百分之八左右,由此又将发动机的推力提升了百分之三左右。”
在场的不少人,都和涡扇发动机项目组合作过数年的时间。
对于航空发动机的各项数据都不陌生。
自然也能够明白卢俊生他们之前所做的研究,到底是有什么意义。
别小看这百分之三的推力。
一台推力在140KN的发动机,如果能够提升百分之三的推力,就意味着战机的起飞重量能够增加一吨左右。
如果不考虑挂载点的问题,可以多装两发超远程空空导弹。
或者,可以增加百分之五左右的作战航程。
“这个倒是值得尝试一下。”苏晓在想了想最近看到的几篇有关于金属铼的文章之后说道。
实际上,他们之前所采用的高温合金也是添加了金属铼,不过并没有在这方面进行过深入的研究。
因为添加金属铼方案的涡轮泵盘,在第一次实验时就失败了。
当时他们就暂时放弃了这一条技术路线。
但是如今,他们已经没有其他比较好的方案,就只能够从头再来走这条老路。
他们如今能够想到的提升高温合金强度和工作温度的办法,就只有添加强化剂和继续改良冶金工艺两个方向。
但是他们现在采用的激光粉末冶金,已经算是业内数一数二的先进了。
在决定了研究方向之后,实验中心开始了数种不同添加比例的铼合金制备工作。
数天之后,第一批的试验品诞生了。
这十几块小小的实验块,就用完了火箭研究院储备的数公斤金属铼。
因为这东西,在这之前虽然也用,但是用的比较少,研究院也没有专门进行储备。
临时订货,大概还要一个月的时间,才能够到货。
毕竟,国内生产金属铼十分的稀少。
金属铼,主要来自于智利的Escondida铜矿,其次则是鹰酱家的北方州有一定的出产。
而无论是从哪一家订购,都有比较长时间的交货期。
所以暂时,他们的成果就只有这么多了。
“这就是你们折腾了一个星期的成果?”
张星扬饶有兴趣的捡起桌子上的银灰色的金属块问道。
“是,这一块我们添加了百分之二点五的金属铼。”
苏晓看着张星扬手上的合金说道:
“根据测试,他们的强度提升了大概百分之十五,工作温度提升了百分之二十。”
张星扬放下了手上的金属,听了听苏晓他们的内容。
发现他们的研究,实际上还是比较粗糙的。
可能是因为目的过于明确的因素,很多金属铼的特性,他们都没有关注到。
就比如,高温合金在添加了金属铼之后,会形成拓扑密排相,它的微观结构会变得相当不稳定。
在高强度运行状态之下,会产生不少的问题。
就比如,目前F-22上所采用的第三代单晶体合金,就含有百分之六的金属铼,但是在高速运行时金属微观结构会产生变化,对发动机运行状态产生不良影响。
不过张星扬也没有多想,毕竟他们也是刚刚开始研究金属铼不太久,不能够完全研究透彻,也是很正常的事情。
“你们后续研究的时候,可以继续尝试在单晶体高温合金之中,添加一点金属钌试一试。”
金属钌和金属铼近乎是同样稀有,钌是铂系元素的最后一位发现的,直到1845年才被发现。
虽然在铂系元素之中含量最少,但是钌的价格相比较于铂系元素之中的铂和钯等元素,十分的低廉。
而且,钌在是十分优秀的催化剂。
92年发现了一类钌金属催化剂可以催化烯烃复分解反应,在石油化工领域有着十分重要的意义。
也可能是领域不同的因素,苏晓可能没有关注过这些内容。
所以,在张星扬提出来在铼高温合金之中,添加一定的金属钌之后,露出了一脸疑惑的表情。
不过张星扬长期以来,在技术领域的正确性和先见,让苏晓压制了自己内心的疑惑。
“我们还没有开始涡轮盘的试制工作,目前的铼金属库存已经消耗完了。”
在给张星扬讲解完这十几块铼高温合金的不同之后,苏晓提了一嘴原材料不足的问题。
“最近国际上铼金属价格比较低迷,我们其实可以多囤积一些。”
张星扬想了想之后说道。
铼金属,不仅仅在航天领域有着重大的用途,在航空发动机领域、化工催化领域,都有着极为重要的用处。
而国内,铼金属的出产十分的低,基本上依赖于进口。
除非,能够买下那几座国外的高品位铜矿,否则很难在铼金属的定价上拥有一定的话语权。
这年头,海外矿产的购置,还是一件比较麻烦和困难的事情。
不仅仅有资金上的问题,还有可能的欺诈问题。
比如在大笔资金购入了对方的矿山之后,却被对方突然宣布交易失效,那么不仅仅是钱打了水漂那么简单。
更加重要的是,损失了原本对于矿业的布局。
这种事情,在过去的时间内还比较少见,因为当时国内也没有什么企业有这样的实力,到国外去进行购置。
但是在后来的几十年之中,那就是比较多了,这里就不举例了。
所以,相比较于购置矿山,张星扬还是倾向于直接购买铼金属的成品,或者是半成品原材料也可以。
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伴随着深空探索项目越来越多,原先的火箭推力也开始有些捉襟见肘。
即使是目前推力最大的鸿雁火箭,也很难将大质量的卫星或者是外星着陆器,发射到距离地球数十万乃至于数千万的星球上。
“火星探索计划,需要新的大推力火箭,而我们首先要做的,就是解决火箭的心脏问题!”
在春节之后的第一次火箭研究院全体员工大会上,张星扬宣布了他们接下来的首要任务:
“在今年之中,我们将要攻克的就是500吨级液氧煤油发动机的难关!”
“为我们未来的深空探索,造出一颗动力强劲的心脏!”
张星扬执掌研究所的这段时间,带领着大家攻克了无数他们之前都没有解决的技术难题。
所以,即使是在外人看来,一年时间完成一款全新火箭发动机的研发工作,而且是从未展开过的火箭发动机,是一件足够夸张的事情。
但是在研究院大家的眼中,则没有什么奇怪的地方。
仿佛所有的技术难题,到了张星扬的手中都会得到解决。
于是,坐满人员的会议室之中响起了山呼海啸一般的掌声。
而在其他分会场视频会议之中,也出现了雷鸣一般的掌声。
足可见,仅仅是在技术这方面,张星扬已经有了极强的影响力。
当然,在经济方面,影响力也是十分强大。
毕竟,研究院加上下属的众多工厂、公司、产业基地等,足足够八万多员工。
仅仅是如今已经成为国内碳纤维龙腾材料集团,就有超过三万的员工。
而在这些人之中,科研人员大致上有两万人。
研究院每年在各类技术上的投入都在数十亿级别。
所以,别看每年挣得多,但是也顶不住海量的资金投入其中。
这也是这几年之中,研究院各种各样专利技术层出不穷的重要原因。
过去一年,研究院申请注册了数千项专利技术。
这些都是无数的震惊白银,砸出来的成果。
五百吨级液氧煤油发动机,不仅仅是将原先的110吨级液氧煤油发动机放大五倍那么简单。
这里边,涉及到众多的问题。
首先,就是发动机核心的涡轮盘。
“我们目前在鸿雁火箭上使用的涡轮泵,每秒钟可以输送400公斤的燃料,而想要将发动机的推力增大到500吨级,每秒钟输送的燃料最少也要1500公斤。”
苏晓首先简单介绍了一下,大家现在面临的情况。
涡轮泵是发动机的核心,负责将燃料罐之中的液氧和煤油,输送到燃烧室之中。
作用,相当于人类的心脏。
当然,它的功率要比人类的心脏强劲许多,这样的功率即使是放到奇幻世界之中,也是龙心级别。
“根据超算仿真计算结果,想要达到这样的输送量,涡轮泵的每秒转速将要达到16000次,压力将要达到75兆帕!”
如今的火箭研究院不缺钱,各种设备自然都有。
每秒实际运算速度达到一万亿次,峰值计算速度达到两万亿次的超级计算机深腾1800。
这台机器是专门从计算机所进行定制的,性能在02年的世界超算TOP500之中,排名第43。
在研究院之中,也是属于极为重要的科研设备。
分配到材料实验中心的时间并不是十分充裕。
毕竟,火箭研究院可不仅仅研究火箭,它的业务还包括一些大威力的家伙。
那些不能实际进行试验的东西,需要超算的时间远比苏晓他们要长。
“我们目前的难题就是,找到一种能够承载这样高强度、高压力的材料!”
“我们之前所使用的高温合金,根据这两天的实验,在12000转的情况下,就出现了微观断裂的情况。”
“在16000转的情况下,仅仅是运行30秒的时间,就发生了大面积的开裂。”
苏晓皱着眉头对着台下的众人讲解目前已有材料的不足之处。
如今刚刚度过自己三十岁生日的苏晓,不再像是刚刚进入研究院时候那个小女孩,皱着眉头的时候给人十足的严肃感。
一般的航空发动机,每分钟转速不过50000转,换算成每秒钟转速不到1000转。
而火箭发动机的转速,在他们的几乎于二十倍!
极高的转速,不仅仅需要超高的材料强度,还需要忍受极高的温度。
这样高的转速,即使采用极多的散热方式,热堆积也是很可怕的一件事。
火箭发动机涡轮泵的运行温度,长时间在2500度以上。
而一般的航空发动机,温度基本在1500度,就已经让一众的航发设计师们头疼不已了。
不过苏晓他们,相比较于航发设计师们也有好的一面。
那就是,火箭发动机的使用寿命极短。
在不考虑重复利用的情况下,单次任务一级火箭工作时间不会超过200秒。
而航空发动机的使用寿命,即使是再少,也有数百个小时。
两者之间的差异,还是比较大的。
“我们是不是可以尝试在单晶体高温合金之中,添加一点金属铼?”
一位刚刚进入研究院不久的研究员,这个时候提出了自己的想法。
苏晓看着他,脑海之中回想着他的履历。
卢俊生,是研究院高校合作项目的受益者之一,在博士期间就研究的是高温合金领域。
不过他当时研究的高温合金,和现在所需要的3000度以上工作温度的高温合金不太一样。
那是为涡扇十所研制的一种高温合金,用于改善发动机核心的热堆积情况。
“说说你的看法。”苏晓也有了一定的兴趣。
铼是地球上地壳之中最稀有的元素之一,平均含量估值为十亿分之一,目前全球探明的储量不过两千吨,储量极少,大多数是钼矿和铜矿的伴生产物。
这就导致这种金属,极为的昂贵,每公斤的价格在1500美元左右。
实际上,在03年这个时间节点,金属铼还是处于它的价格低点,等到接近十年之后,它的价格将会一度飙升到10000美元一公斤。
当然,这里边有着很复杂的因素干扰,但是即使在排除掉炒期货的因素之外,金属铼的实际价格在后来也大致维持在3000美元一公斤。
对于工业原材料金属来说,这是一个十分高昂的价格。
与之相对比,工业用的纯钛正常不过15一20美元公斤。
两者的价格相差了上百倍。
“在我们之前的实验室单晶生长炉之中,在添加了百分之五的金属铼之后,高温合金的强度和耐高温能力都有了提高,组织性能也有了极大的改善。”
卢俊生十分自信地向大家介绍着他之前在校期间的研究成果。
“当时在应用了我们的实验产品之后,发动机的工作温度提升了百分之八左右,由此又将发动机的推力提升了百分之三左右。”
在场的不少人,都和涡扇发动机项目组合作过数年的时间。
对于航空发动机的各项数据都不陌生。
自然也能够明白卢俊生他们之前所做的研究,到底是有什么意义。
别小看这百分之三的推力。
一台推力在140KN的发动机,如果能够提升百分之三的推力,就意味着战机的起飞重量能够增加一吨左右。
如果不考虑挂载点的问题,可以多装两发超远程空空导弹。
或者,可以增加百分之五左右的作战航程。
“这个倒是值得尝试一下。”苏晓在想了想最近看到的几篇有关于金属铼的文章之后说道。
实际上,他们之前所采用的高温合金也是添加了金属铼,不过并没有在这方面进行过深入的研究。
因为添加金属铼方案的涡轮泵盘,在第一次实验时就失败了。
当时他们就暂时放弃了这一条技术路线。
但是如今,他们已经没有其他比较好的方案,就只能够从头再来走这条老路。
他们如今能够想到的提升高温合金强度和工作温度的办法,就只有添加强化剂和继续改良冶金工艺两个方向。
但是他们现在采用的激光粉末冶金,已经算是业内数一数二的先进了。
在决定了研究方向之后,实验中心开始了数种不同添加比例的铼合金制备工作。
数天之后,第一批的试验品诞生了。
这十几块小小的实验块,就用完了火箭研究院储备的数公斤金属铼。
因为这东西,在这之前虽然也用,但是用的比较少,研究院也没有专门进行储备。
临时订货,大概还要一个月的时间,才能够到货。
毕竟,国内生产金属铼十分的稀少。
金属铼,主要来自于智利的Escondida铜矿,其次则是鹰酱家的北方州有一定的出产。
而无论是从哪一家订购,都有比较长时间的交货期。
所以暂时,他们的成果就只有这么多了。
“这就是你们折腾了一个星期的成果?”
张星扬饶有兴趣的捡起桌子上的银灰色的金属块问道。
“是,这一块我们添加了百分之二点五的金属铼。”
苏晓看着张星扬手上的合金说道:
“根据测试,他们的强度提升了大概百分之十五,工作温度提升了百分之二十。”
张星扬放下了手上的金属,听了听苏晓他们的内容。
发现他们的研究,实际上还是比较粗糙的。
可能是因为目的过于明确的因素,很多金属铼的特性,他们都没有关注到。
就比如,高温合金在添加了金属铼之后,会形成拓扑密排相,它的微观结构会变得相当不稳定。
在高强度运行状态之下,会产生不少的问题。
就比如,目前F-22上所采用的第三代单晶体合金,就含有百分之六的金属铼,但是在高速运行时金属微观结构会产生变化,对发动机运行状态产生不良影响。
不过张星扬也没有多想,毕竟他们也是刚刚开始研究金属铼不太久,不能够完全研究透彻,也是很正常的事情。
“你们后续研究的时候,可以继续尝试在单晶体高温合金之中,添加一点金属钌试一试。”
金属钌和金属铼近乎是同样稀有,钌是铂系元素的最后一位发现的,直到1845年才被发现。
虽然在铂系元素之中含量最少,但是钌的价格相比较于铂系元素之中的铂和钯等元素,十分的低廉。
而且,钌在是十分优秀的催化剂。
92年发现了一类钌金属催化剂可以催化烯烃复分解反应,在石油化工领域有着十分重要的意义。
也可能是领域不同的因素,苏晓可能没有关注过这些内容。
所以,在张星扬提出来在铼高温合金之中,添加一定的金属钌之后,露出了一脸疑惑的表情。
不过张星扬长期以来,在技术领域的正确性和先见,让苏晓压制了自己内心的疑惑。
“我们还没有开始涡轮盘的试制工作,目前的铼金属库存已经消耗完了。”
在给张星扬讲解完这十几块铼高温合金的不同之后,苏晓提了一嘴原材料不足的问题。
“最近国际上铼金属价格比较低迷,我们其实可以多囤积一些。”
张星扬想了想之后说道。
铼金属,不仅仅在航天领域有着重大的用途,在航空发动机领域、化工催化领域,都有着极为重要的用处。
而国内,铼金属的出产十分的低,基本上依赖于进口。
除非,能够买下那几座国外的高品位铜矿,否则很难在铼金属的定价上拥有一定的话语权。
这年头,海外矿产的购置,还是一件比较麻烦和困难的事情。
不仅仅有资金上的问题,还有可能的欺诈问题。
比如在大笔资金购入了对方的矿山之后,却被对方突然宣布交易失效,那么不仅仅是钱打了水漂那么简单。
更加重要的是,损失了原本对于矿业的布局。
这种事情,在过去的时间内还比较少见,因为当时国内也没有什么企业有这样的实力,到国外去进行购置。
但是在后来的几十年之中,那就是比较多了,这里就不举例了。
所以,相比较于购置矿山,张星扬还是倾向于直接购买铼金属的成品,或者是半成品原材料也可以。
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