第1183章 极限散热

常浩南这趟回京城，参与力学所的破膜试验只是顺便，主要原因还是要为高超验证弹的弹头测试做准备。

借助JF8A和JF10两套冷风洞，航空动力集团和航天科技一院对于双锥体基本构型的研发相对顺利。

尽管升力系数和内部空间还没有优化到理论极限，但对于当前阶段来说，也已经足够用了。

尤其是在结构强度和外形减阻方面——

航天一院当年的双锥体火箭方案之所以没能继续下去，主要就是因为没能做好力学层面的计算，导致首次测试就宣告失败。

一朝被蛇咬，十年怕井绳。

如今他们再次得到机会，自然要在上一次掉坑的地方小心再小心。

不过，广义范围内的锥体外形却有一对从原理上就难以解决的矛盾。

头锥曲率越小，越有利于减小波阻。

而头锥曲率越大，则越有利于降低气动加热量。

既然双锥体弹头在力热平衡中选择了倾向于减阻，那么对于头锥冷却的要求也就相应提高了。

在年初那次工作会议之后，常浩南根据系统提供的分子力学计算结果，把一种全新发汗材料的研究任务交给了早已留校任教的栗亚波。

现在两个月过去，也到了检验成果的时候。

……

在视察过力学所之后的第二天，常浩南便带着栗亚波一起，来到了运载火箭技术研究院。

正在开会的刑牧春当即中止会议，将二人接到了自己的实验室中。

“常院士，这段时间，我们按照您的要求，对锥形头体的缩比模型进行了几轮不同类型的发汗冷却实验。”

他一边开口介绍，一边从口袋里取出眼镜戴好，然后坐到了实验室的电脑边上：

“单从实验室结果来看，把用在火箭发动机喷管上面的强制发汗冷却系统原样搬到弹头上之后，无论是冷却效率、工作时间、结构强度，还是与承载层一体化生产的难度，都基本符合咱们弹头系统的要求。”

说话间，旁边一处原本并不起眼的透明玻璃罩内突然亮起灯来，吸引了常浩南和栗亚波的注意力。

只见罩子内部是一个安装在支架上的双锥体外壳，但壳体，尤其是第一段锥体表面已经几乎完全被一层白色的须状固体所覆盖。

在气流覆盖和灯光的照射下晶莹剔透，显得煞是好看。

“您看，这就是我们正在进行的电弧加热发汗冷却实验……因为知道您要来，所以结果出来之后我们没马上把设备关掉。”

刑牧春转过身，向身后的二人解释道：

“出于安全起见，我们的室内试验是用了水做冷却剂，在表面蒸发时使壁面温度降低到冰点，所以水在表面上会结冰，然后受热又融化，再发汗、冷却、结冰，这个过程会重复进行，最后就形成了这一层冰须，不过在实际使用中是不可能出现这种情况的。”

实际上，常浩南当然知道这些细节，所以倒不如说他是在给第一次过来的栗亚波做解释。

而后者这会儿也正有些纳闷——

按照对方的说法，这套冷却技术似乎已经相当完善，并没有给他搞出来的那个新材料留出什么用武之地。

“先不说工程应用层面的事情。”

常浩南却直接摆了摆手：

“发汗冷却这条技术路线本身，应该可以确定行得通吧？”

“那是当然。”

刑牧春点头：

“根据推算，整个系统在弹头表面可以达到大概6.5*10^8 W/m^2的散热效率，虽然只有在喷管表面的大约一半，但对于咱们这个气动加热来说……或者哪怕再快一点，到10倍音速以上，也已经足够用了。”

话虽然是这么说，但从他的脸上却看不出太多喜悦。

这个时候，刚刚一直弯腰盯着双锥体外壳上冰须查看的栗亚波直起身子，向刑牧春问道：

“邢主任，我看这外壳表面上的冰层还在一直缓慢生长，想来冷却剂的消耗量不会太小，不知道冷却剂的储存位置……”

“这就是现在我们面临的问题……”

刑牧春苦笑一声，指了指位于壳体后面的那根固定杆：

“测试壳体是个缩比模型，所以冷却剂是通过中空管道从外部注入的，但我们计算过，如果要让发汗冷却系统维持150秒的工作，那冷却剂腔几乎要充满整个双锥体……到时候别说是战斗部和导引头，就连六院那个末端加速发动机都没地方塞进去……”    这下子，栗亚波脑海中电光一闪，顿时明白过来，目光投向旁边的常浩南：

“老师，所以我们的自发汗材料，就是为了解决这个问题的？”

“自发汗材料……”

听到这个问题的刑牧春先是一愣，接着露出有些复杂的神情。

好像是在困扰中掺杂着一丝期待：

“虽然常院士之前没提，但其实我们也测试过以烧结多孔钨为骨架，再在微孔里面渗铜的表面工艺，这样熔点较低的铜会提前融化，实现蒸发吸热。”

“不过钨和铜是两种不相溶的材料，所以需要目前还不太成熟的粉末冶金工艺才能实现良好的渗透效果，而且渗铜量如果小了，那冷却效果就不够明显，反过来太大的话，又会降低整体结构的热震性，很难找到具体平衡……”

看着正在从电脑里调取实验数据的刑牧春，常浩南眼神中多了几分意外。

他确实有些低估了对方的主观能动性，以及工作效率。

“别担心，老邢。”

说话间，常浩南朝身后示意了一下。

很快，栗亚波就取出一个大概十公分见方的样品盒，小心翼翼地放在刑牧春面前。

“这是……”

后者有些疑惑地瞅了一眼，发现里面是一堆看不出是什么的黑灰色粉末。

“说实话，我没想到你们的动作能有这么快，否则应该更早就告诉你们第二阶段的具体任务才是……”

常浩南轻轻拍了拍样品盒的盖子：

“我们研发的新型自发汗冷却材料，用二硼化钛（TiB2）作为陶瓷骨架，再渗入金属镍和银，通过高温预烧结和无压浸渗工艺制备的TiB2-（Ag，Ni）复合材料。”

“镍？”

刑牧春有点没反应过来。

镍的熔点高达1500℃，沸点更是在2700℃以上，几乎和二硼化钛基体本身的熔点差不多，根本没有作为发汗剂的价值。

常浩南早就料到如此，笑着解释道：

“除了让银本身融化散热之外，这个复合材料还可以吸附储存大量传统发汗剂，在温度足够高的时候通过表面渗出，进一步节省双锥体弹头的内部空间，根据我通过分子力学方法计算出的结果，冷却效率大概可以达到3.75*10^8 W/m^2……”

听到这里，刑牧春双眼微微瞪大，有些难以置信地看向眼前这半盒其貌不扬的粉末状固体。

若是真如常浩南所说，那发汗冷却目前所面临的一切工程问题都将迎刃而解。

毕竟对于弹头的气动热来说，发汗冷却的效率本身是严重过剩的。

只是持续时间和系统复杂度难以达到要求而已。

“常院士，这又是二硼化钛又是银的，成本恐怕……”

他嘴上这么说着，但手上的动作却是一点不慢，已经把样品盒牢牢抱在怀中。

仿佛生怕被栗亚波再重新抢回去一样。

实际上，相比于材料本身，反而是极为复杂的制备工艺要更加昂贵。

“成本么……确实高了一点。”

常浩南有些遗憾地说道：

“但是没办法，高超音速研究嘛，有些时候也不能一味省钱……”

“再者说，这个材料的基体十分牢固，不像烧蚀冷却那样会出现剥落，所以也不止能用在这一个地方，像是在导弹的燃气舵，还有跨空间飞行器的的表面，都有应用潜力，就当是给未来投资了……”

刑牧春显然也就是照例客套一下。

还没等常浩南这边话说完，他就已经抓起桌上的电话听筒，叫来了几个穿着蓝色实验服的技术人员：

“你们，用这个材料，按照常院士的指示重新做一次发汗冷却测试！”

(本章完)