В конце концов, исследования ракетных ускорителей не являются основным направлением проекта гиперзвукового оружия.
Поэтому, поручив дальнейшие задачи Линь Чэнгану и Ли Ябо, Чан Хаонань вскоре вернулся к разработке самого волнолёта.
Как раз в то время, когда они провожали Линь Чэнгана, в аэродинамической трубе JF-14 завершились проверка, техническое обслуживание и подготовка после предыдущего эксперимента, и можно было начинать следующий цикл испытаний.
На самом деле, несмотря на то, что работа с большой сверхскоростной аэродинамической трубой довольно сложна, в нормальных условиях между двумя запусками требуется всего несколько часов.
Причиной же, по которой на этот раз ушёл почти целый день, было то, что Чан Хаонань собирался провести новое мультифизическое комплексное исследование.
Поэтому, помимо обычной подготовки, потребовалось внести ряд изменений в модель для аэродинамической трубы и опорную раму модели.
К счастью, JF-14 была построена специально для проекта гиперзвукового оружия, поэтому необходимое оборудование было предусмотрено заранее.
В противном случае на такую функциональную модификацию часто уходит неделя или даже больше.
Когда Чан Хаонань и двое других вернулись в диспетчерскую аэродинамической трубы, они как раз столкнулись с Чэнь Хуном, одетым в сине-серый рабочий комбинезон:
"Академик Чан, Лао Цзян, я как раз собирался в вычислительный центр, чтобы найти вас."
Тотчас же остановился:
"Модель для третьей аэродинамической трубы уже установлена, ионизационные устройства готовы, датчики поля течения, температурного поля и электромагнитного поля прошли проверку и работают нормально, можно запускать в любой момент."
Чан Хаонань кивнул и быстро подошёл к компьютеру, стоящему в самом центре пульта управления.
Обычно, чтобы операторам было удобно наблюдать за работой внутри аэродинамической трубы, вокруг модели устанавливают камеры.
Но в сверхскоростных аэродинамических трубах из-за экстремального рабочего давления и общей температуры потока воздуха невозможно установить оптическое оборудование для наблюдения, поэтому состояние рабочей камеры можно определить только по бездушным данным датчиков и смоделированным схемам.
На самом деле, модель номер три, используемая в этом испытании, по общей форме не имеет принципиальных отличий от первой и второй, все они являются принципиальными моделями стандартной формы волнолёта, а не конкретным проектом какого-либо гиперзвукового летательного аппарата.
Но внутри модель имеет совершенно иную, полую структуру, по сравнению с двумя предыдущими, и через нижнюю опорную раму модели подведена трубка для жидкости.
В то же время, в самой верхней части головной части волнолёта имеется ряд небольших отверстий, предназначенных для распыления заранее подготовленной ионной жидкости.
И сейчас рядом с каждой точкой оборудования на экране отображается маленькая зелёная точка, показывающая, что весь комплект оборудования работает нормально.
"Приготовиться к запуску."
Аэродинамическая труба JF-14 с момента своего создания была запущена уже около сотни раз и давно миновала начальную стадию нестабильности, поэтому Чан Хаонаню не нужно уделять слишком много внимания работе самого оборудования.
По его команде, давно готовый персонал занял свои места, а Чэнь Хун лично повернул ключ, включив зажигание детонационной секции.
Водородно-кислородная смесь воспламеняется электрической искрой за одну тысячную секунды, детонационная волна, многократно усиленная в камере отражения ударных волн и вспомогательной детонационной секции, образует высокотемпературный поток рабочего газа под высоким давлением, который устремляется через сопло Лаваля в рабочую камеру, где установлена испытуемая модель.
Почти одновременно с возникновением детонационной волны, форсунки в передней части летательного аппарата начинают распылять ионизированный под высоким напряжением встречный ионный туман, который, столкнувшись с потоком воздуха со скоростью 12 Махов и общей температурой 8000 К, отталкивает сильную головную ударную волну, ранее прилегавшую к затупленной части, образуя в промежуточном положении последовательно контактную поверхность, слой струи и диск Маха, а вблизи выходного отверстия форсунки создаёт обширную зону обратного течения, изолируя высокотемпературный поток воздуха, способный расплавить любой металлический материал, от поверхности модели в аэродинамической трубе...
...
Несмотря на то, что JF-14 относится к передовым аэродинамическим трубам с "сверхдлинным временем эксперимента", эффективный период испытаний для каждого запуска составляет всего около 100 миллисекунд.
Поэтому для людей в диспетчерской весь процесс сводится к слабому звуку зажигания "пуф", а затем к мгновенному отображению на экране компьютера огромного количества данных с датчиков.
Вскоре результаты серии измерений, необходимых для этого испытания, были переданы с другого, специально предназначенного для обработки данных датчиков, рабочего места.
"По сравнению с моделью номер два, в которой для защиты использовалась полусферическая штанга, пиковая плотность теплового потока модели номер три в начальный момент времени снизилась до 477,74 Вт/см2, снижение составило 57,4%, а общая плотность теплового потока на стенке контролируется на уровне ниже 260 Вт/см2..."
Цзян Цзунлинь, держа в руках карту плотности теплового потока, доложил Чан Хаонаню:
"Из распределения температурного поля видно, что низкотемпературная жидкость низкого давления в зоне обратного течения в головной части летательного аппарата покрывает затупленную поверхность, обеспечивая хороший эффект теплозащиты. С другой стороны, зона обратного течения прилегает к затупленной головной части, делая её эквивалентную форму более вытянутой, поэтому интенсивность образующейся головной ударной волны уменьшается, а повышение давления и температуры за волной весьма ограничено."
"Кроме того, результаты мониторинга поля течения показывают, что под влиянием аэродинамического нагрева набегающего потока распределение давления на всей поверхности передней части летательного аппарата также претерпело изменения, аэродинамический купол сформировал локальную зону высокого давления в передней части, в результате чего коэффициент давления в точке торможения набегающего потока достиг Cp=1,87, общий эффект аэротермоупругости привёл к снижению коэффициента сопротивления примерно на 4,4%..."
Глядя на этот результат, который был не самым лучшим, но определенно уже встал на правильный путь, Чан Хаонань наконец вздохнул с облегчением:
"Это говорит о том, что наша стратегия мультифизической связи, разработанная для гиперзвукового полета в атмосфере, верна... По крайней мере, в отношении направления, и в дальнейшем, просто продолжая корректировать эти безразмерные параметры, можно будет ещё больше повысить точность имитационного моделирования..."
Как говорится, хорошо заточенный топор не замедлит рубку дров.
Сначала, используя стандартный волнолёт, получить достаточно надёжный метод расчёта гиперзвукового потока, хоть и потребует дополнительного времени, но избавит от многих проблем в дальнейшем, в процессе реального проектирования.
"А как обстоят дела с электромагнитным экранированием поверхности?"
Снова спросил Чан Хаонань.
"Имеющиеся в настоящее время датчики не позволяют напрямую измерить толщину плазменной оболочки на поверхности модели, но с помощью передатчика электромагнитных волн, установленного внутри летательного аппарата, можно сделать вывод, что коэффициент пропускания в головной части в диапазоне 8-10 ГГц, а также коэффициент пропускания боковой стенки в диапазоне 27-35 ГГц увеличились, всё это похоже на результаты предыдущих расчётов, но..."
Тут в голосе Цзян Цзунлиня послышались нотки нерешительности.
Однако, он всё же быстро продолжил:
"Но величина увеличения всё ещё недостаточна, особенно коэффициент пропускания головной части, который увеличился всего на 115% и 87% по сравнению с результатами первой и второй моделей, соответственно, и всё ещё трудно заставить радар X-диапазона выполнять свою ожидаемую функцию обнаружения..."
В этом нет ничего удивительного.
Но Чан Хаонань не выказал особого разочарования:
"Оболочка в головной части волнолёта представляет собой тонкий слой, плотно прилегающий к внешней стенке, в вертикальном направлении такие параметры, как плотность электронов и частота столкновений электронов, претерпевают большие градиентные изменения, образуя структуру, похожую на поверхность разрыва, что приводит к значительному увеличению эффекта отражения, а наша технология впрыска ионного потока в основном ослабляет эффект поглощения "чёрного барьера", поэтому эффект в головной части действительно будет слабее."
Для ракеты нормальной компоновки головная часть - это место, где находится радиолокатор наведения, а в верхней боковой части установлена антенна спутниковой связи, что соответствует двум наиболее важным методам наведения, и ни один из них не является лишним.
Особенно радиолокационное наведение с формированием изображения на конечном этапе, которое оказывает решающее влияние на точность попадания.
"Тогда... В дальнейшем нужно будет использовать другие технологии в передней части летательного аппарата?"
Цзян Цзунлинь отвечает только за испытания в аэродинамической трубе и фактически не знает об общем плане Чан Хаонаня по проектированию всей гиперзвуковой ракеты.
По его мнению, внутренний объём волнолёта или летательного аппарата, подобного волнолёту, сам по себе довольно ограничен, и в настоящее время он уже полностью заполнен, и действительно трудно вставить туда новую полноценную систему.
"В этом нет необходимости."
Чан Хаонань взял у него результаты испытаний характеристик передачи электромагнитного сигнала и отметил несколько цифр:
"Я выбираю грубую силу."
"А?"
У Цзян Цзунлиня в голове был сплошной вопросительный знак.
А Чан Хаонань просто махнул рукой:
"Увеличить интенсивность ионного потока, используемого для ослабления плазменной оболочки, на порядок!"
Клуб истребителей пятого поколения мира (шутка, для смеха, бесплатно, не оригинал)
Хотя этот вопрос задал Цзян Цзунлинь, услышав ответ Чан Хаонаня, реакция Син Мучунь оказалась более бурной:
"На порядок?"
Несмотря на то, что оба типа гиперзвуковых ракет, прямоточная и планирующая, ещё не вступили в стадию реального проектирования, в ходе предварительного обоснования, а также имитационных испытаний экспериментальных образцов, высокоэнергетический поток частиц, используемый для нейтрализации плазменной оболочки и одновременного снижения температуры и сопротивления, обеспечивался самим летательным аппаратом.
Увеличение интенсивности на порядок эквивалентно увеличению эффективности генерации ионов на порядок.
Будь то использование специальных самопотеющих поверхностных материалов, как в экспериментальном образце, или непосредственное использование ионной жидкости и её распыление, как в этой модели для аэродинамической трубы, достичь этой несколько преувеличенной цели будет очень сложно.
Однако, Чан Хаонань сохранял невозмутимое выражение лица:
"На текущем этапе испытаний временно используем ионную жидкость более высокой концентрации и большую дозу впрыска, это также самый эффективный способ, который практически не требует каких-либо изменений в существующем испытательном оборудовании."
Генератор высокоэнергетического ионного потока в аэродинамической трубе, по сути, представляет собой водопроводную трубу, соединенную с распылителем, поскольку нет необходимости учитывать вопрос хранения, то, если увеличить степень открытия клапана и интенсивность распыления, можно сказать, что можно получить практически сколько угодно.
Действительно, никаких изменений не требуется.
И даже через два часа можно будет провести следующую серию испытаний.
Очевидно, Чан Хаонань уже давно подготовился к нынешней ситуации.
Но Син Мучунь всё ещё чувствовала себя немного неуверенно:
"А как насчёт боевой ракеты..."
"Конечно, на боевой ракете невозможно использовать этот метод... Время полёта прямоточной гиперзвуковой ракеты на всём диапазоне составляет около 15 минут, и если полностью полагаться на распыление ионной жидкости для обеспечения источника частиц, то общий объём потребляемой жидкости составит как минимум несколько сотен килограммов, если только не демонтировать всю боевую часть, иначе просто не хватит полезной нагрузки и объёма."
Чан Хаонань заложил руки за спину и, поглаживая подбородок, о чём-то задумался, отвечая:
"Мой текущий план состоит в том, чтобы, с одной стороны, продолжать использовать самопотеющие охлаждающие материалы, подобные тем, что используются на поверхности экспериментального образца... Но поскольку теперь, помимо охлаждения и снижения сопротивления, появилось дополнительное требование по ослаблению плазменной оболочки, необходимо изменить состав потеющего вещества, оно должно быть способно ионизироваться при температуре около 5000 К, а также при определённых внешних условиях, генерируя плазму, соответствующую нашим требованиям."
"С другой стороны, также необходимо использовать часть жидкости или газа, но их основная функция заключается не в том, чтобы служить источником ионов, а в том, чтобы направлять поток плазмы, генерируемой извне, повышая точность ослабления оболочки, в идеале, чтобы это было похоже на частотно-избирательную поверхность обтекателя радара истребителя, которая может специально пропускать радиолокационные волны, содержащие определённую частотную характеристику, а не без разбора пропускать все электромагнитные сигналы в определённом диапазоне частот."
"..."
"......"
Даже учитывая, что автором идеи был Чан Хаонань, эта концепция была слишком преувеличенной, настолько, что около двадцати технических специалистов, включая Син Мучунь, которые слушали вокруг, как марионетки, одновременно вытаращили глаза в оцепенении.
Только спустя долгое время Цзян Цзунлинь постепенно пришёл в себя и, слегка поглаживая грудь, спросил:
"Веществ, способных ионизироваться при температуре 5000 К, довольно много, но чтобы они одновременно могли служить покрытием... Боюсь, найти будет нелегко, да?"
Чан Хаонань кивнул:
"Поэтому я только что сказал, что также требуются определённые внешние условия... Исходя из прошлых исследований, а также из фундаментальной физической теории, технология диэлектрического барьерного разряда в сочетании с высокоэнергетическим радиочастотным электродом имеет потенциал для реализации этого требования."
Так называемый диэлектрический барьерный разряд - это когда между двумя проводниками, находящимися под разными потенциалами и расположенными на поверхности изоляционного материала, существует разность потенциалов, разряд происходит через крошечные дефекты в изоляционном материале, в идеальных условиях можно даже создать большое количество каналов микроразряда при нормальной температуре и давлении.
Несмотря на то, что срок службы очень короткий, часто исчисляется минутами, но даже планирующая гиперзвуковая ракета, пролетающая десятки тысяч километров, будет лететь максимум около часа, а время, необходимое для работы радиолокатора наведения, ещё короче, так что это не является неприемлемым недостатком.
"Кроме того, учитывая рабочие характеристики прямоточного воздушно-реактивного двигателя, более простая технология сжигания струи на самом деле также может быть использована на гиперзвуковой ракете, единственная проблема заключается в том, что источник плазмы, генерируемый этой технологией, может быть установлен только вблизи хвостовой части летательного аппарата, и он также является открытым, трудно равномерно перейти к головной части..."
Услышав это, Син Мучунь, как заместитель главного конструктора, уже начала думать о том, с какими соответствующими организациями нужно будет заранее связаться после возвращения, чтобы обеспечить беспрепятственное развёртывание плана исследований и разработок Чан Хаонаня.
Электронная Технологическая Группа, безусловно, необходима, и, учитывая специфику процесса генерации плазмы, вероятно, придётся иметь дело с ядерной промышленностью...
К счастью, гиперзвуковой проект в настоящее время можно назвать проектом номер один в военной сфере, и, учитывая влияние самого имени Чан Хаонаня, вряд ли он столкнётся с большим сопротивлением.
Если вдуматься, то даже немного волнительно.
Хотя старая Син ранее участвовала в разработке нескольких ключевых типов ракет, такого опыта, когда она могла бы одним махом задействовать большую часть системы оборонной промышленности, у неё раньше действительно не было...
И по сравнению с Син Мучунь, которая уже начала обдумывать следующие конкретные шаги, Цзян Цзунлиню, который отвечает только за испытания в аэродинамической трубе, не нужно так много думать.
Но именно поэтому у него больше возможностей для полёта мысли.
"Подождите..."
В его голове промелькнула вспышка озарения —
Эта технология... Если её использовать не для ослабления плазменной оболочки, а для активной генерации плазмы на поверхности летательного аппарата, можно ли добиться определённого эффекта невидимости?
В тот момент, когда эта мысль пришла ему в голову, Цзян Цзунлинь даже увидел, как Государственная премия за научно-технический прогресс и звание академика машут ему рукой.
С объективной точки зрения, Институт механики абсолютно способен проводить соответствующие исследования.
Если в будущем удастся добиться каких-либо результатов, даже если в основе технологии всё равно будет лежать идея Чан Хаонаня, инновации в области применения - это тоже инновации...
Однако, прежде чем он успел понять, стоит ли озвучивать эту мысль, он услышал, как Чан Хаонань, только что отпивший воды, продолжил:
"На самом деле, эту технологию можно применить и в обратном направлении, на обычных летательных аппаратах или космических кораблях, для достижения частичного эффекта невидимости..."
Товарищ старый Цзян, погружённый в мечты, застыл на месте.
Ну вот, оказывается, он (Чан Хаонань) уже давно об этом подумал.
"Тогда... Нужно ли связаться с товарищами из авиационной промышленности?"
"С этим пока не стоит спешить."
Чан Хаонань махнул рукой:
"Гиперзвуковой летательный аппарат сам по себе генерирует слой плазменной оболочки, нам нужно только в определённых местах, определённым образом ослабить эту естественно образованную оболочку, и к тому же ослабить её нужно лишь на очень короткий промежуток времени, и даже это реализовать уже довольно сложно."
"А плазменная невидимость требует непосредственного формирования равномерного и полностью покрывающего плазменного слоя на обычной поверхности... Хотя с теоретической точки зрения это возможно, но для формирования прикладного решения необходимо дождаться окончания следующего этапа исследований, накопить больше данных, а затем уже рассматривать..."
Сказав это, он внезапно вздохнул с облегчением, а затем сменил тему:
"Ладно, сейчас думать об этом ещё слишком рано, давайте сначала подготовимся к следующему раунду испытаний в аэродинамической трубе, посмотрим, сможем ли мы достичь желаемых результатов..."
http://tl.rulate.ru/book/129535/5735422
Готово:
