憨大叔原创新书《神州揽月付晚星》第二章第五篇连载中

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变壁厚加激光刻蚀导流槽?”周启山直起身,“国内有同行试过类似思路,但一直没搞定加工一致性。你们的良品率怎么样?”

“首批试制五件,合格三件。良品率还在爬坡期。”付晚星如实回答。

“爬坡期?那就是还有两件不合格?”周启山问,“不合格的原因是什么?”

“两件都是刻蚀深度控制偏差过大,超出了设计容忍范围。”付晚星说,“我们已经调整了激光加工参数,第二批试制的检测结果会在这个月底出来。”

周启山“嗯”了一声,没有再追问,走到下一台设备前。随行的二院团队也纷纷散开——有人拍照,有人记笔记,有人和付晚星这边的技术人员低声交流。

张总工站在角落里转着核桃,时刻盯着二院的人——特别是那些在图纸前停留时间超过三十秒的。

整一圈参观下来,周启山没有当面给出任何明确评价。直到最后的闭门交流会上,他才开口说了第一句重量级的话。

“你们的缩比样机数据我看了,三大模块的验证成果确实扎实。”周启山靠进椅背,目光落在付晚星身上,“但我有一个问题。

扩张喷管变壁厚设计在标称工况下表现很好,可深空任务要求的是长时间变工况运行——高功率推进、低功率滑行、再高功率重启,这种循环模式下,热应力反复交变,你们的喷管寿命能保证多少次循环?”

付晚星没有犹豫:“根据目前的仿真数据,常规功率切换连续运行,材料疲劳寿命对应的循环次数是一千二百次左右。如果加上表面纹理的应力缓冲作用,理论上可以提升到一千五百次以上。”

“理论上?”

“目前只是理论仿真,还没有经过实物验证。变工况测试是下一步的工作计划。”

周启山的目光微微动了一下:“你打算用什么方案来验证?”

“两种思路并行。”付晚星打开投影,放出了她提前准备的对比方案图,“第一种,调整热处理工艺参数,通过微观组织优化来提升材料的抗热疲劳能力,成本低,但对工艺窗口的要求极窄;第二种,在喷管法兰连接处增加一级缓冲结构,利用结构变形来吸收部分热应力,这种方案效果更好,但会增加重量和结构复杂度。”

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周启山看了一会儿屏幕,没有立刻开口。他在心里默默评估——这个年轻主设计师不但已经意识到了他指出的隐患,甚至已经把解决方案的思路都梳理到了两套并行方案的程度,而且两套方案的优缺点都标注清楚了。

“第二种方案,增重多少?”

“预期增重控制在百分之三以内。”

“能做到吗?”

“缩比样机的增重控制我们已经试验过了,有数据支撑。”付晚星切换了一张幻灯片,上面是过去几轮减重优化试验的数据曲线。

周启山看完那组数据,沉默了几秒。然后他把目光从屏幕上移开,看向付晚星,脸上的神色柔和了几分。

“你的方案我记下了。”他说,“二院后续的深空预研项目如果有合作机会,我会考虑。”

这句话说得不重,但在场所有人都听出了分量。周启山带队离开后,张总工放下核桃,对付晚星说了一句:“今天这一关,你过了。”

付晚星收拾资料的动作没有停:“他还会再来的。这次是摸底,下次就是真刀真枪了。”

周启山的判断很快被验证了。他的那句“热应力反复交变”不是随口一说,而是精准戳中了方案中最薄弱的环节。

变工况正式测试开始后的第一天,就出现了严重的预期偏差。

首轮低功率运转阶段,各项指标平稳。切换至大功率时,喷管壁面温度梯度急剧变化,热膨胀迅速产生。

喷管整体结构出现肉眼可见的轻微形变,复位后虽未开裂,但重复两次后形变残余量开始累积。

第三次变工况重复测试时,喷管连接法兰出现微米级位移,密封件泄漏,测试被迫中止。

“温差太大了。”李涛蹲在喷管旁边,用塞尺检查法兰间隙,“低功率运行的时候壁温只有三百度左右,一切到大功率,瞬间飙升到一千二百度以上。

这么剧烈的温差变化,每次切换都是一次热冲击,材料扛不住的。”

“两次切换之后密封件就开始变形,第三次直接泄漏。”装配组的同事补充道,“就算换了更耐高温的密封材料,也只是延缓问题,不能从根上解决。”

“从根上解决只有两种办法。”付晚星站在白板前,“第一种,降低切换过程中的热冲击幅度,但那样会延长切换时间,影响轨道机动效率;第二种,从根本上改变喷管的受热模式,让热应力分布更均匀,减小局部温差。”

“第二种怎么实现?”李涛问。

付晚星回头在白板上画了另一组结构草图:“在喷管外壁增加一组热平衡管路,利用推进剂本身的流动来冷却高温区域,同时把热量部分回收到低温区域,减小整体温差。”

张总工推了推老花镜凑上前看:“热平衡管路?你这等于在喷管外面再套一层冷却夹套,重量怎么控制?”

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