第二百二十二章 500噸級液氧煤油發動機！

    伴隨着深空探索項目越來越多，原先的火箭推力也開始有些捉襟見肘。

    即使是目前推力最大的鴻雁火箭，也很難將大質量的衛星或者是外星着陸器，發射到距離地球數十萬乃至於數千萬的星球上。

    “火星探索計劃，需要新的大推力火箭，而我們首先要做的，就是解決火箭的心臟問題！”

    在春節之後的第一次火箭研究院全體員工大會上，張星揚宣佈了他們接下來的首要任務：

    “在今年之中，我們將要攻克的就是500噸級液氧煤油發動機的難關！”

    “爲我們未來的深空探索，造出一顆動力強勁的心臟！”

    張星揚執掌研究所的這段時間，帶領着大家攻克了無數他們之前都沒有解決的技術難題。

    所以，即使是在外人看來，一年時間完成一款全新火箭發動機的研發工作，而且是從未展開過的火箭發動機，是一件足夠誇張的事情。

    但是在研究院大家的眼中，則沒有什麼奇怪的地方。

    彷彿所有的技術難題，到了張星揚的手中都會得到解決。

    於是，坐滿人員的會議室之中響起了山呼海嘯一般的掌聲。

    而在其他分會場視頻會議之中，也出現了雷鳴一般的掌聲。

    足可見，僅僅是在技術這方面，張星揚已經有了極強的影響力。

    當然，在經濟方面，影響力也是十分強大。

    畢竟，研究院加上下屬的衆多工廠、公司、產業基地等，足足夠八萬多員工。

    僅僅是如今已經成爲國內碳纖維龍騰材料集團，就有超過三萬的員工。

    而在這些人之中，科研人員大致上有兩萬人。

    研究院每年在各類技術上的投入都在數十億級別。

    所以，別看每年掙得多，但是也頂不住海量的資金投入其中。

    這也是這幾年之中，研究院各種各樣專利技術層出不窮的重要原因。

    過去一年，研究院申請註冊了數千項專利技術。

    這些都是無數的真金白銀，砸出來的成果。

    五百噸級液氧煤油發動機，不僅僅是將原先的110噸級液氧煤油發動機放大五倍那麼簡單。

    這裏邊，涉及到衆多的問題。

    首先，就是發動機核心的渦輪盤。

    “我們目前在鴻雁火箭上使用的渦輪泵，每秒鐘可以輸送400公斤的燃料，而想要將發動機的推力增大到500噸級，每秒鐘輸送的燃料最少也要1500公斤。”

    蘇曉首先簡單介紹了一下，大家現在面臨的情況。

    渦輪泵是發動機的核心，負責將燃料罐之中的液氧和煤油，輸送到燃燒室之中。

    作用，相當於人類的心臟。

    當然，它的功率要比人類的心臟強勁許多，這樣的功率即使是放到奇幻世界之中，也是龍心級別。

    “根據超算仿真計算結果，想要達到這樣的輸送量，渦輪泵的每秒轉速將要達到16000次，壓力將要達到75兆帕！”

    如今的火箭研究院不缺錢，各種設備自然都有。

    每秒實際運算速度達到一萬億次，峯值計算速度達到兩萬億次的超級計算機深騰1800。

    這臺機器是專門從計算機所進行定製的，性能在02年的世界超算TOP500之中，排名第43。

    在研究院之中，也是屬於極爲重要的科研設備。

    分配到材料實驗中心的時間並不是十分充裕。

    畢竟，火箭研究院可不僅僅研究火箭，它的業務還包括一些大威力的傢伙。

    那些不能實際進行試驗的東西，需要超算的時間遠比蘇曉他們要長。

    “我們目前的難題就是，找到一種能夠承載這樣高強度、高壓力的材料！”

    “我們之前所使用的高溫合金，根據這兩天的實驗，在12000轉的情況下，就出現了微觀斷裂的情況。”

    “在16000轉的情況下，僅僅是運行30秒的時間，就發生了大面積的開裂。”

    蘇曉皺着眉頭對着臺下的衆人講解目前已有材料的不足之處。

    如今剛剛度過自己三十歲生日的蘇曉，不再像是剛剛進入研究院時候那個小女孩，皺着眉頭的時候給人十足的嚴肅感。

    一般的航空發動機，每分鐘轉速不過50000轉，換算成每秒鐘轉速不到1000轉。

    而火箭發動機的轉速，在他們的幾乎於二十倍！

    極高的轉速，不僅僅需要超高的材料強度，還需要忍受極高的溫度。

    這樣高的轉速，即使採用極多的散熱方式，熱堆積也是很可怕的一件事。

    火箭發動機渦輪泵的運行溫度，長時間在2500度以上。

    而一般的航空發動機，溫度基本在1500度，就已經讓一衆的航發設計師們頭疼不已了。

    不過蘇曉他們，相比較於航發設計師們也有好的一面。

    那就是，火箭發動機的使用壽命極短。

    在不考慮重複利用的情況下，單次任務一級火箭工作時間不會超過200秒。

    而航空發動機的使用壽命，即使是再少，也有數百個小時。

    兩者之間的差異，還是比較大的。

    “我們是不是可以嘗試在單晶體高溫合金之中，添加一點金屬錸？”

    一位剛剛進入研究院不久的研究員，這個時候提出了自己的想法。

    蘇曉看着他，腦海之中回想着他的履歷。

    盧俊生，是研究院高校合作項目的受益者之一，在博士期間就研究的是高溫合金領域。

    不過他當時研究的高溫合金，和現在所需要的3000度以上工作溫度的高溫合金不太一樣。

    那是爲渦扇十所研製的一種高溫合金，用於改善發動機核心的熱堆積情況。

    “說說你的看法。”蘇曉也有了一定的興趣。

    錸是地球上地殼之中最稀有的元素之一，平均含量估值爲十億分之一，目前全球探明的儲量不過兩千噸，儲量極少，大多數是鉬礦和銅礦的伴生產物。

    這就導致這種金屬，極爲的昂貴，每公斤的價格在1500美元左右。

    實際上，在03年這個時間節點，金屬錸還是處於它的價格低點，等到接近十年之後，它的價格將會一度飆升到10000美元一公斤。

    當然，這裏邊有着很複雜的因素干擾，但是即使在排除掉炒期貨的因素之外，金屬錸的實際價格在後來也大致維持在3000美元一公斤。

    對於工業原材料金屬來說，這是一個十分高昂的價格。

    與之相對比，工業用的純鈦正常不過15一20美元公斤。

    兩者的價格相差了上百倍。

    “在我們之前的實驗室單晶生長爐之中，在添加了百分之五的金屬錸之後，高溫合金的強度和耐高溫能力都有了提高，組織性能也有了極大的改善。”

    盧俊生十分自信地向大家介紹着他之前在校期間的研究成果。

    “當時在應用了我們的實驗產品之後，發動機的工作溫度提升了百分之八左右，由此又將發動機的推力提升了百分之三左右。”

    在場的不少人，都和渦扇發動機項目組合作過數年的時間。

    對於航空發動機的各項數據都不陌生。

    自然也能夠明白盧俊生他們之前所做的研究，到底是有什麼意義。

    別小看這百分之三的推力。

    一臺推力在140KN的發動機，如果能夠提升百分之三的推力，就意味着戰機的起飛重量能夠增加一噸左右。

    如果不考慮掛載點的問題，可以多裝兩發超遠程空空導彈。

    或者，可以增加百分之五左右的作戰航程。

    “這個倒是值得嘗試一下。”蘇曉在想了想最近看到的幾篇有關於金屬錸的文章之後說道。

    實際上，他們之前所採用的高溫合金也是添加了金屬錸，不過並沒有在這方面進行過深入的研究。

    因爲添加金屬錸方案的渦輪泵盤，在第一次實驗時就失敗了。

    當時他們就暫時放棄了這一條技術路線。

    但是如今，他們已經沒有其他比較好的方案，就只能夠從頭再來走這條老路。

    他們如今能夠想到的提升高溫合金強度和工作溫度的辦法，就只有添加強化劑和繼續改良冶金工藝兩個方向。

    但是他們現在採用的激光粉末冶金，已經算是業內數一數二的先進了。

    在決定了研究方向之後，實驗中心開始了數種不同添加比例的錸合金製備工作。

    數天之後，第一批的試驗品誕生了。

    這十幾塊小小的實驗塊，就用完了火箭研究院儲備的數公斤金屬錸。

    因爲這東西，在這之前雖然也用，但是用的比較少，研究院也沒有專門進行儲備。

    臨時訂貨，大概還要一個月的時間，才能夠到貨。

    畢竟，國內生產金屬錸十分的稀少。

    金屬錸，主要來自於智利的Escondida銅礦，其次則是鷹醬家的北方州有一定的出產。

    而無論是從哪一家訂購，都有比較長時間的交貨期。

    所以暫時，他們的成果就只有這麼多了。

    “這就是你們折騰了一個星期的成果？”

    張星揚饒有興趣的撿起桌子上的銀灰色的金屬塊問道。

    “是，這一塊我們添加了百分之二點五的金屬錸。”

    蘇曉看着張星揚手上的合金說道：

    “根據測試，他們的強度提升了大概百分之十五，工作溫度提升了百分之二十。”

    張星揚放下了手上的金屬，聽了聽蘇曉他們的內容。

    發現他們的研究，實際上還是比較粗糙的。

    可能是因爲目的過於明確的因素，很多金屬錸的特性，他們都沒有關注到。

    就比如，高溫合金在添加了金屬錸之後，會形成拓撲密排相，它的微觀結構會變得相當不穩定。

    在高強度運行狀態之下，會產生不少的問題。

    就比如，目前F-22上所採用的第三代單晶體合金，就含有百分之六的金屬錸，但是在高速運行時金屬微觀結構會產生變化，對發動機運行狀態產生不良影響。

    不過張星揚也沒有多想，畢竟他們也是剛剛開始研究金屬錸不太久，不能夠完全研究透徹，也是很正常的事情。

    “你們後續研究的時候，可以繼續嘗試在單晶體高溫合金之中，添加一點金屬釕試一試。”

    金屬釕和金屬錸近乎是同樣稀有，釕是鉑系元素的最後一位發現的，直到1845年才被發現。

    雖然在鉑系元素之中含量最少，但是釕的價格相比較於鉑系元素之中的鉑和鈀等元素，十分的低廉。

    而且，釕在是十分優秀的催化劑。

    92年Robert H. Grubbs發現了一類釕金屬催化劑可以催化烯烴復分解反應，在石油化工領域有着十分重要的意義。

    也可能是領域不同的因素，蘇曉可能沒有關注過這些內容。

    所以，在張星揚提出來在錸高溫合金之中，添加一定的金屬釕之後，露出了一臉疑惑的表情。

    不過張星揚長期以來，在技術領域的正確性和先見，讓蘇曉壓制了自己內心的疑惑。

    “我們還沒有開始渦輪盤的試製工作，目前的錸金屬庫存已經消耗完了。”

    在給張星揚講解完這十幾塊錸高溫合金的不同之後，蘇曉提了一嘴原材料不足的問題。

    “最近國際上錸金屬價格比較低迷，我們其實可以多囤積一些。”

    張星揚想了想之後說道。

    錸金屬，不僅僅在航天領域有着重大的用途，在航空發動機領域、化工催化領域，都有着極爲重要的用處。

    而國內，錸金屬的出產十分的低，基本上依賴於進口。

    除非，能夠買下那幾座國外的高品位銅礦，否則很難在錸金屬的定價上擁有一定的話語權。

    這年頭，海外礦產的購置，還是一件比較麻煩和困難的事情。

    不僅僅有資金上的問題，還有可能的欺詐問題。

    比如在大筆資金購入了對方的礦山之後，卻被對方突然宣佈交易失效，那麼不僅僅是錢打了水漂那麼簡單。

    更加重要的是，損失了原本對於礦業的佈局。

    這種事情，在過去的時間內還比較少見，因爲當時國內也沒有什麼企業有這樣的實力，到國外去進行購置。

    但是在後來的幾十年之中，那就是比較多了，這裏就不舉例了。

    所以，相比較於購置礦山，張星揚還是傾向於直接購買錸金屬的成品，或者是半成品原材料也可以。

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    (本章完)