“运行参数怎么样,还有对外部环境的适应性如何?”
或许是因为演技到位,韩陈峰还真就没瞧出什么端倪,还以为是一切都在常院士计算当中,不免露出有些遗憾的表情。
但很快就回答道:
“因为只是原理验证设备,所以峰值功率只有170兆瓦,单次工作时间55-60毫秒,全过程平均功率大约95-100兆瓦,勉强符合设计预期……但后续还有很大的提升空间,只是需要更加专业的平台和更充分的准备,当然还有更多资金投入才行。”
说“只有”170兆瓦,绝对不是韩陈峰的凡尔赛。
这个数字看着虽然挺吓人,几乎等同于一个中型的火力发电机组,但却无法持续输出,而是只能坚挺一下子,然后就要进入漫长的空窗期。
距离“循环工作、连续发电”的设想,更是还有相当一段距离。
哪怕是电磁弹射或者电磁能发射这样本就需要脉冲式放电的用途,不到100毫秒的放电时间也着实过于寒碜了一点。
如果把工作时间拉长,那么功率参数就会出现指数级的下降。
确实只是先期验证设备的指标。
当然,相比于过去那些只能当玩具的同类产品而言,已经有了质的飞跃。
至少能够确定这项技术具备应用层面的潜力。
“走,去你那边看看……”
常浩南指了指门外的方向,示意对方带路。
虽然韩陈峰的大部分家底都在盛京,但为了能蹭到足够强大的爆轰驱动段以提供足够高密度的等离子体,整个磁流体验证设备的研制工作都是在怀柔科学城里面完成。
包括验证设备本身,也是被安置在附近一处被临时腾空出来的实验室里面。
所以,只过了不到十分钟,常浩南就看见了韩陈峰鼓捣出来的那套磁流体发电系统。
由于整个设备核心就是一根跟激波风洞类似的正向爆轰驱动段,所以单从外观上看,跟一台小型风洞并没有什么区别。
只有通过负载部分的真空罐,以及由强磁铁构成的发电通道,才能依稀看出它的特殊之处。
韩陈峰拍了拍设备最前端的法兰盘,向常浩南介绍道。
“激波发生部分我们直接借鉴了JF14风洞的设计,并在其基础上等比例缩小……事实证明完全是牛刀杀鸡,其它子系统完全匹配不了它的性能,哪怕把额定功率再提高十倍都绰绰有余……”
在工程上,如果把一个设备等比例放大一个数量级,那一定会出现各种各样离奇的问题。
但如果是缩小到原来的十分之一,则通常会省心很多。
而且研制生产所需的工时,往往会比十分之一更少。
只是成本方面,会因为过度用料而有些浪费。
但考虑到韩陈峰他们的效率,这样倒也无可厚非。
“我们混合了氩气和氙气作为工质气体,并向其中掺混一部分碱金属作为电离种子,以提高其电导率,降低相同发电功率下对于外界磁场的需求,您知道在强磁体这方面,我们国家不算领先,而考虑到这项技术可能的军事用途,我们也没有选择进口……”
听到这里,常浩南突然抬手打断:
“我记得你刚刚说的是,性能勉强符合设计预期……也就是说你们,或者你个人,原本对这台设备的性能有着更高的期待,但最终测试得到的结果并没有达到这个水平,应该没错吧?”
韩陈峰一愣,接着露出“不愧是您”的表情,并点了点头:
“没错,其实我个人预估的峰值功率应该能达到250MW以上。”
“那有没有分析过,中间的差距是什么原因导致的?”
随着年龄的逐渐增长,常浩南已经越来越符合一般概念里“导师”的形象了。
“因素有很多,但最重要的应该是我低估了发电通道对于工质性能产生的不良影响,幸亏在李子寅同志的建议下留出了足够多的余量,否则恐怕连170MW的设计指标都无法实现……”
说起这件事,韩陈峰的表情也变得愈发严肃起来:
“至于具体是发电通道的哪个部分出了问题,我们还在回溯整个设计流程。”
这一次,常浩南没有接话,只是来到负载段旁边,盯着上面的铭牌看了大概半分钟。
然后才转过身,再一次问道:
“你们在设计过程中,用的是修正过的等温气体流动假设?”
一句话惊得韩陈峰甚至忘了直接回答,而是下意识反问:
“这您都知道?”
显然,常浩南的猜测没错。
“这就不奇怪了。”
他指着包裹在厚厚隔热层里的发电通道解释道:
“流体流过发电通道壁面时,边界附近因冷却形成具有温度梯度的薄气体层,紧贴电极表面的边界层温度分布不均且远低于中心主流,改变了电极间导电气体的电导率,表现在宏观上就是工质气体的性能降低。”
韩陈峰张了张嘴,但没能发出任何声音。
这种连设计过程和实验参数都没看过,光是听他描述就能进行归因分析的操作,实在是过于挑战他的世界观。
犹豫半晌之后,他才试探着问道:
“常院士,您不会是……看过我们的日志文件吧?”
“那倒没有。”
常浩南笑着摇头:
“实际在今天之前,我甚至都不知道你们的进度已经到这种程度了……”
相比于每周都要提交报告的高超音速项目,韩陈峰这边因为并非当前重点,所以汇报的频率和细致程度都有所不如。
“那……”
“我以前搞航发的时候,遇到过类似的情况……”
常浩南拍了拍掌心沾上的浮尘,继续道:
“所以解决办法应该也跟航发差不多……在壁面开孔或开槽,把抽吸电极对称布置在发电通道与磁感线平行的侧面,与排气盖板封闭贴合形成抽吸真空腔,波纹管两侧通过真空法兰分别连接绝缘连接段和排气连接段,将流入真空腔内的薄层气体,也就是附面层排出,就能让主流高温流体重新占据壁面,提高贴壁流体的温度,从而产生更大的感应电动势。”
“至于能不能达到你估计的250MW以上……就只有试过之后才知道了。”
第1354章 电磁能发射系统
对于等离子体理论研究出身的韩陈峰来说,附面层抽吸这个概念确实有些陌生。
好在其原理并不复杂,无非是提前移除可能引起分离的低能量流体,或者至少推迟近壁面流动由层流向湍流的转换点,从而减小损失。
最早被常浩南用于涡扇10发动机,以提高压气机的升压效率。
眼前磁流体发电机的发电通道虽然不是叶轮机械,但设计方法仍然是相通的。
常浩南只用了几分钟,就向对方解释明白了整个过程。
韩陈峰思索片刻,然后干脆摘下发电通道表面的隔热层,在壁面上比划了几下:
“这样的话,除了发电通道内壁上的电极要进行修改以外,还需要一个相应的结构把抽出来的气体安全排放出来……”
相比于压气机叶片端面的复杂情况,这个大体呈前窄后宽的喇叭型发电通道实在是简单到不能再简单了。
所以常浩南几乎在想到解决思路的同时,就已经构思出了大概的设计方案。
他拿过一支笔,唰唰几下画出来了个简单的发电通道截面示意图:
“更复杂的情况以后再考虑,单就你这个验证设备来说,抽吸电极可以设计成一个带凹腔的导电平板,在外缘部分设置与下端发电通道连接的通孔,凹腔底部靠近进气端处切削出倾斜的深槽作为抽吸流道,排气盖板就直接做成一个带排气孔和真空法兰的平板,二者贴合形成真空腔……”
韩陈峰一开始还对这个电极的运作过程有些疑惑,但在看到组装起来的结构图之后,也瞬间露出了一脸恍然大悟的表情:
“那抽出来的气体也没必要浪费,可以在排气孔出口再外接一条波纹管,直接送入排气连接段,让稀有气体,以及仍然残留在其中的部分等离子体参与到下一个循环里面……”
“我马上联系负责结构设计的李子寅同志,让他重新核算一下发电通道的设计参数,看是否需要其它额外的结构修改……如果余量足够的话,那就在这个发电通道上原位改进……”
这又是开槽又是开孔的操作,势必会对结构强度产生不良影响,偏偏发电通道又是爆轰驱动段后面的最主要负荷,需要在高温高压的条件下工作。
因此在任何改进落实之前,都必须提前确定设备本身能够安全运行。
对于更加具体的开发工作,常浩南并不准备插手,因此在听过韩陈峰的计划之后只是补充道:
“关于抽吸槽的具体参数,你们核工业系统以前可能没有这方面经验,我让老刘从606所派几名技术骨干过来支援,不过你们的进度得快一点,他们那边现在时间紧任务重,人手也很紧张……”
尽管过去十多年里,华夏在教育方面投入了不少精力和资源,但技术人员总归不是可以量产的工业品,其中有能力独挡一面的更是凤毛麟角,只能通过大浪淘沙的方式进行筛选,最终导致技术发展和产业扩张的需求远远超出了人才培养的速度。
至少对于常浩南来说,相比于世纪之交那两年,无人可用,以至于必须让一个人身兼多职的情况反而变得更多了。
听到能够获得额外支援,韩陈峰面色一喜,当即保证道:
“这个您放心,在搭建这台原理验证设备的过程中,各个子系统的供应商选择,还有装配制造流程我们都已经滚瓜烂熟,只要只要设计方案拿出来,大概一周之内就能搞定……”
原理验证设备,就类似航发那边的原理样机。
各方面突出一个凑合,只要能跑起来就算成功,无需考虑太多具体生产需求,所以成本低周期短,一旦发现路线走不通,推翻重来的心理负担也比较低。
“那我这就……”
常浩南刚准备说自己回办公室打电话,就被韩陈峰从身后叫住了:
“常院士,还有个事情……”
前者脚步一顿,稍一抬手示意后者直说即可:
“按照之前的计划,在确定爆轰驱动磁流体发电的原理可行性之后,下一步就应该考虑连续工作产生周期性电势差……但这个先决条件在地面上基本不可能实现,您看高超音速飞行器那边……”
这一刻,常浩南的感觉只有——
“麻了”。
自打重生以来,还是第一次被别人催进度的。
磁流体发电需要适配吸气式高超和超燃冲压发动机,一时间他还真就拿不出来。
但整个研发计划又是自己给韩陈峰指出来的,要是干到一半跟别人说你先歇上个一两年,好像也不是那么回事……
常浩南的大脑飞速运转,很快便想到了找补的方案:
“跟吸气式高超结合这事先不着急,毕竟两边都是全新的概念和技术,风险一旦叠加起来就有失控的可能。”
他不疾不徐地背过手,做出“一切尽在掌握”的样子:
“你们先验证一下我说的思路,看是不是能把设备输出的峰值功率提高到250MW,或者至少200MW以上的水平。如果可以的话,那就先去做一轮应用论证……一方面是找到并解决那些原理研究过程没能暴露出来的问题,另一方面也是向上级证明,这个项目的成果产出配得上后面需要的巨大投入。”