科技入侵现代 第296节

　　张小强回答道：“我们有这些数据。

　　60年代的时候，他们用的是精密钻床，但每个喷孔都需要手工检查和修整。”

　　林燃点头道：“是的，他们把公差控制在0.025毫米以内，任何偏差都可能导致燃烧不均匀。

　　我们现在有更先进的设备，可以用类似的高精度钻床，并配备大型影像仪进行逐孔检查。”

　　张小强指示手下工程师记录：“明白，我们有数控钻床，会按原始公差设置。”

　　林燃接着说道：“很好。喷射器板的材料是304不锈钢，喷孔内衬铜以防止高温侵蚀。

　　铜衬的加工需要电火花加工，确保内壁光滑。

　　然后是最关键的问题，燃烧不稳定性。”

　　林燃切换到喷射器板截面图：

　　“在原始设计中，F-1早期测试，燃烧室出现4至24千赫兹的压力振荡，1961年一次测试甚至烧毁了发动机。

　　NASA他们通过焊接13个铜质挡板解决，用AMS 4777镍基钎料在1093℃真空钎焊。

　　最终解决方案是在喷射器板上焊接铜质挡板，形成13个隔舱，包含2个环形挡板和12个径向挡板。

　　这些挡板改变燃烧室的声学特性，抑制了横向和切向振荡。”

　　张小强抓住了问题的关键点：“挡板是怎么制造和焊接的？”

　　林燃回答道：“挡板也是铜制的，通过真空钎焊固定在喷射器板上。

　　挡板厚度2厘米，需用电火花加工确保表面光滑。焊接前，接触面必须无氧化物，X射线检测焊缝完整性。”

　　张小强接着问道：“燃烧室呢？我们知道F-1的再生冷却系统很复杂。”

　　林燃切换到燃烧室模型：“是的，燃烧室由数百根Inconel-X750合金管组成，纵向排列并真空钎焊成一体。

　　RP-1燃料通过这些管子流动，冷却燃烧室壁后再注入喷射器。

　　管子的壁厚约0.5毫米，钎焊时需精确控制温度，避免材料过热。”

　　Inconel-X750合金是一种可通过添加铝和钛进行沉淀硬化的镍-铬合金，在大约700度的高温条件下有很高的抗蠕变断裂强度。

　　这种合金常被用于核反应堆、火箭发动机和飞机结构等领域。

　　张小平听说后皱眉道：“钎焊工艺我们有经验，但Inconel-X750现在不好找。

　　可以用其他合金替代吗？”

　　倒不是说Inconel-X750华国造不了，而是说这种合金需求有限导致产量有限，你复刻意味着需求量很大，想要短时间内提供足够的供应比较困难。

　　林燃摇头道：“为了复刻，必须用Inconel-X750，它的耐高温和抗腐蚀性能经过验证。

　　如果找不到，我们再考虑Inconel 718，但需额外测试以确保热膨胀系数匹配。”

　　（因科耐尔合金（Inconel）系列）

　　林燃继续说道：“接下来是涡轮泵。F-1的涡轮泵需输送每秒约2.7吨RP-1和4.7吨液氧。

　　涡轮由燃气发生器驱动，材料是高强度不锈钢，叶轮用铝合金以减轻重量。

　　叶轮的加工精度要求非常高。

　　因为叶轮的动平衡需控制在0.1克毫米以内，否则高速旋转会引发振动。

　　1960年代的时候我们，不，NASA使用手动平衡机逐个校准，我们可以用现代设备，但流程要一致。”

　　林燃这个我们不算突兀。

　　张小强点头道：“好的，林教授，我们继续下一个话题，J-2发动机。

　　它的喷射器设计有什么特别之处？”

　　林燃切换到J-2模型：“J-2使用同轴喷射器，液氢和液氧通过同心管注入，液氢在外，液氧在内。

　　这种设计促进了高效混合，比冲达到428秒。早期设计用铜质喷射器，但因不均匀受热熔化，导致绿色排气。

　　后来他们改用基于RL10的同轴设计，解决了问题。”

　　张小强问道：“喷射器的材料和加工呢？”

　　林燃：“喷射器主体是不锈钢，喷嘴部分用铜合金。

　　喷孔数量比F-1少，但每个喷孔的同心度要求极高，同样需用精密车床加工并逐个检查。”

　　张小强：“液氢的低温处理是个挑战，涡轮泵怎么应对？”

　　林燃：“J-2的燃料涡轮泵在-253℃下运行，需使用Inconel或316不锈钢制造叶轮和壳体。

　　密封采用迷宫式密封，减少泄漏。轴承润滑系统用液氢冷却，避免冻结。”

　　张小强问：“测试方面，F-1和J-2是怎么验证的？”

　　林燃：“F-1每次组装后都要进行静态点火测试，持续时间与飞行时间相当，约150秒。

　　监测参数包括推力、燃烧室压力、温度和振动。

　　J-2因是上级发动机，需在真空室进行高空模拟测试，验证在低压环境下的性能。”

　　林燃提的测试方法很常规，张小强听完后只不过再次确定了对方是真懂，他问道“质量控制呢？有什么特别的检查方法？”

　　林燃：“每个部件都要经过非破坏性检测。

　　喷射器板用X射线检查焊缝，燃烧室用超声波检测裂纹，涡轮泵用染料渗透法检查表面缺陷。

　　每台发动机组装后，还要进行全系统压力测试。”

　　王强：“如果材料短缺，比如Inconel-X750，我们该怎么办？”

　　林燃：“尽量找到最接近的替代品，比如Inconel 718，但必须进行热力学和机械性能测试，确保与原设计一致。

　　任何变化都需要额外验证。

　　但归根结底我们要规避这种情况的产生。

　　如果是经费方面的问题，我这边可以出钱。

　　总之记住，复刻不仅是复制图纸，还要理解每项设计的工程逻辑。

　　让我们开始吧。”

　　制造车间内，精密钻床整齐排列，切削液气味弥漫。

　　林燃站在一台钻床旁，指导工程师。

　　喷射器板半成品固定在工作台上，304不锈钢表面闪着金属光泽。

　　林燃拿起深度尺：“这个喷孔深度要精确到0.1毫米，角度偏差不能超0.01度。看，这里有微小毛刺，需用细砂纸打磨。”

　　“好的，教授，我会非常小心。”

　　林燃用光学显微镜检查一个喷孔，屏幕显示边缘光滑，无瑕疵。

　　林燃满意道：“这个喷孔合格。2832个喷孔都要达到这个标准。”

　　“这么多喷孔，每一个都要完美，工作量巨大。”跟着的张小强心想。

　　工程师问道：“教授，铜衬怎么加工？”

　　“铜衬用电火花加工，内壁粗糙度Ra 0.4微米，加工后用超声波清洗，去除残留颗粒。”林燃不假思索道。

　　林燃逐一检查一排喷空，发现其中一个喷孔角度偏差0.02度。

　　林燃严肃道：“这个喷孔不合格，需重新钻孔。

　　燃烧室压力高达70巴，任何偏差都可能引发振荡。”

　　巴（Bar）是压力单位，1巴=100千帕。

　　工程师点头，重新调整钻床参数。

　　林燃再次强调：“精度是第一位的，不能有任何妥协。”

　　铜质挡板加工完成后，团队在真空炉中进行钎焊。

　　林燃监督钎焊过程，确保温度稳定在1093℃。

　　林燃：“钎焊后立即用X射线检测，任何微裂纹都可能导致失败。”

　　“明白，我们会逐块检查。”

　　真空炉控制室里，工程师们监控温度曲线。

　　林燃站在显示屏前，178根Inconel-X750管整齐排列在炉内，钎料均匀涂抹。

　　林燃：“升温速率每分钟5℃，达到1093℃后保持30分钟，缓慢冷却。急剧温度变化会导致管子变形。”

　　“程序已设置，会严格控制。”

　　真空泵嗡嗡作响，炉内压力降至10^-5托。

　　同样托也是压力单位，1托=133.322帕。

　　林燃心想：“钎焊是F-1制造的瓶颈，任何失误都可能毁掉数周的努力。”

　　30分钟后，降温开始。炉门打开，燃烧室管壁光滑，无明显缺陷。

　　“初步检查，管子排列均匀，无变形。”

　　林燃：“好，立即进行超声波检测，确认焊缝质量。”

　　检测结果显示，焊缝完整，仅一处微小气孔，林燃建议局部重焊，确保完美。

　　平衡实验室里，一台1960年代风格的手动平衡机被启用。

　　林燃亲自操作，展示叶轮校准。

　　林燃：“这个平衡机是原始设计的翻版。我们要复现NASA的校准过程。”

　　他将铝合金叶轮安装在平衡机上，启动旋转，屏幕显示0.3克毫米的不平衡。

　　林燃：“需要在叶轮上钻小孔校正。根据相位，钻孔位置在这里。”

　　他标记位置，华国航天的工程师们负责尝试操作。

　　“教授，怎么确定钻孔深度？”

　　林燃：“根据不平衡量计算，通常0.1毫米深的小孔就够了。

　　钻完后重新测试。”