第二百零九章 致命温度
这一枚运载火箭，只是一个半成品，黄修远目测了一下，估计只完成了三分之一左右。
王勘院士给他介绍这款运载火箭的一些情况：“修远，这是刚刚设计的长12运载火箭，设计原型是今年二月份定型的，不过建造过程中，我们遇到了非常多问题。”
“长12?”
听到黄修远语气中的疑惑，王勘从一旁拿了一份文件递过来：“这是一些具体的参数。”
黄修远接过了一看，发现这款新式固体燃料运载火箭，设计的指标高得吓人。
在整体重量上，达到824吨，近地轨道有效载荷在42.8吨左右，同步轨道载荷在21.4吨左右，月球轨道载荷在17.5吨左右。
或许比起巨无霸一般的土星五号，长12的有效载荷，只有对方的40%左右。
但是如果对比两者的载荷比，就会发现土星五号的近地轨道载荷比，只有0.0388左右。
未来的猎鹰重型火箭，近地轨道有效载荷是63.8吨，载荷比在0.0449左右。
由此可见，华国的运载火箭设计水平，还需要进一步加强，采用氢氧发动机的猎鹰重型运载火箭，可以将载荷比提升到0.0449，这确实是非常了不起的技术。
如果长12可以进一步优化，加上本身N20高能燃料的底子，将近地轨道的载荷比提升到0.06，也不是没有可能的事情。
毕竟N20高能燃料的比冲是860左右，而氢氧发动机的比冲，也就450左右。
理论上，以N20高能燃料作为燃料的运载火箭，载荷比应该是氢氧发动机的1.91倍左右，即在0.0857附近。
不过理论上的东西，黄修远也不敢打包票。
现在0.052的载荷比，已经刷新了人类航天器的极限载荷比，要再提升上去，发动机材料、运载火箭的整体设计、控制系统之类，都需要进一步改进，只能一点点来。
一旁的张培材，解释了长12设计制造过程中的一些问题：
“现在的问题，主要是发动机的耐热不行、还有固体燃料的燃烧控制问题。”
“耐热问题?”黄修远翻到发动机那一部分，发现长12的发动机，采用了航天科工专门研发的金属陶瓷材料，金属陶瓷材料可以承受3000～4000摄氏度的高温。
但是如此耐高温的金属陶瓷，竟然承受不住发动机的燃烧温度，这确实让一众航天研究院的专家们，感到措手不及。
目前在测试中，由于N20材料能量密度非常高，导致发动机尾焰温度，达到了惊人5472摄氏度的可怕地步。
黄修远问了一个关键的问题：“那长11的发动机如何解决这个问题?”
“我们采用了你们公司硅纳米镀层，还有钨纳米粉末……”张培材解释道。
听完解决方案，黄修远才知道他们是如何解决的。
他们在发动机的内壁，通过硅纳米镀层技术，镀一层硅纳米，然后用离子沉积的方式，沉积一层钨纳米层，如此重复操作，一共使用142层复合镀层。
虽然硅纳米和钨纳米层，只能承受4874摄氏度的极限高温，但是钨硅纳米复合层，有一个非常好的特性，那就是高温脱离。
当周围温度超过5300摄氏度后，钨硅复合层会逐步液化，被发动机尾焰喷出发动机，这个过程中，会带走发动机内部的一部分热量，延缓高温对发动机基材的热量传递和积热。
通过这种方式，保证发动机在运载火箭飞行过程中，不会被烧穿箭体。
只是这种方式，带来两个缺点，一个是发动机重量提升了1.2吨，毕竟金属钨的重量很坑爹；另一个问题，是治标不治本，只能延缓时间，不能从根本上解决这个问题。
黄修远放下手上的文件：“也就是说，由于长12的设计指标是长11的三倍多，导致发动机难以长时间承受工作温度?”
张培材无奈的摊摊手：“是的，如果增加发动机内部的钨硅层，又会进一步增大发动机重量，而且发动机内部的空间有限，不可能无限制叠加钨硅层。”
面对这个致命的温度，如果是长11这种近地轨道、中轨道的运载火箭，还相对好处理一些。
可是长12的设计任务，主要用于未来的探月工程、探火工程之类，需要长时间处于工作运行状态，如果改回液体燃料，又显得得不偿失。
拍了拍自己脸颊，黄修远盯着不远处的长12箭体，陷入了沉思之中，未来确实存在不少的耐高温材料。
问题那些材料，要么制造技术目前做不到；要么需要稀有元素，成本异常高；要么就是实验室的概念性产品，根本没有办法大规模投入使用。
材料问题，无论在哪一个时代，都是一个让人头疼的问题。
N20燃料的高能量密度，就是一把双刃剑，带来高密度能量的同时，也带来了爆发力和超高温。
一会之后，黄修远从思考中清醒过来：“我需要一点时间思考一下。”
“修远，没有关系，我们暂时还有时间，我让光华给你安排了宿舍，条件简陋，多多包涵一下。”张培材也没有太在意。
这种大难题，要是黄修远一来就可以马上解决，那整个航天口的几千号人，都要五体投地了。
黄修远笑了笑：“说笑了，我又不是什么娇生惯养的大少爷。”
一行人继续讨论长12的问题。
说着说着，张培材感慨起来：“说起来，长11可以顺利投入使用，还要感谢你们燧人公司的纳米矿粉，不然科工集团的金属陶瓷材料，没有办法提升性能和大规模量产。”
黄修远其实挺佩服航天科工，毕竟他是凭借未来的科技积累，才可以快速发展起来。
“科工集团的技术底子还是可以的，我的蜗牛工业那边，粉末冶金出来的新材料，实验室的耐高温材料，才达到3756摄氏度。”
“我们捋一捋如何控制固体燃料燃烧的问题吧！”王勘院士在一旁的桌子上，让助手清出一块面积，给所有人一个座位。
N20燃料的燃烧控制问题，同样是一个巨大的麻烦，固体燃料有固体燃料的缺点，一点火就停不下来的特性，对于导弹之类，那并不是什么缺点，但是对于运载火箭而言，那就是一个大问题。
这也是为什么长11的芯二级，不得不采用氢氧燃料的原因，因为固体燃料一点火，就无法停下来。
计划去月球探测一番的前哨1，如果采用固体燃料，那就没有办法进行精细化操控了，只能靠蛮力一冲到底。
如果在燃料消耗殆尽之前，不能达到指定的轨道，那最后只能将错就错了。
航天研究院有好几个研究所，在从事固态燃料的精确燃烧控制，只是成果寥寥无几。
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王勘院士给他介绍这款运载火箭的一些情况：“修远，这是刚刚设计的长12运载火箭，设计原型是今年二月份定型的，不过建造过程中，我们遇到了非常多问题。”
“长12?”
听到黄修远语气中的疑惑，王勘从一旁拿了一份文件递过来：“这是一些具体的参数。”
黄修远接过了一看，发现这款新式固体燃料运载火箭，设计的指标高得吓人。
在整体重量上，达到824吨，近地轨道有效载荷在42.8吨左右，同步轨道载荷在21.4吨左右，月球轨道载荷在17.5吨左右。
或许比起巨无霸一般的土星五号，长12的有效载荷，只有对方的40%左右。
但是如果对比两者的载荷比，就会发现土星五号的近地轨道载荷比，只有0.0388左右。
未来的猎鹰重型火箭，近地轨道有效载荷是63.8吨，载荷比在0.0449左右。
由此可见，华国的运载火箭设计水平，还需要进一步加强，采用氢氧发动机的猎鹰重型运载火箭，可以将载荷比提升到0.0449，这确实是非常了不起的技术。
如果长12可以进一步优化，加上本身N20高能燃料的底子，将近地轨道的载荷比提升到0.06，也不是没有可能的事情。
毕竟N20高能燃料的比冲是860左右，而氢氧发动机的比冲，也就450左右。
理论上，以N20高能燃料作为燃料的运载火箭，载荷比应该是氢氧发动机的1.91倍左右，即在0.0857附近。
不过理论上的东西，黄修远也不敢打包票。
现在0.052的载荷比，已经刷新了人类航天器的极限载荷比，要再提升上去，发动机材料、运载火箭的整体设计、控制系统之类，都需要进一步改进，只能一点点来。
一旁的张培材，解释了长12设计制造过程中的一些问题：
“现在的问题，主要是发动机的耐热不行、还有固体燃料的燃烧控制问题。”
“耐热问题?”黄修远翻到发动机那一部分，发现长12的发动机，采用了航天科工专门研发的金属陶瓷材料，金属陶瓷材料可以承受3000～4000摄氏度的高温。
但是如此耐高温的金属陶瓷，竟然承受不住发动机的燃烧温度，这确实让一众航天研究院的专家们，感到措手不及。
目前在测试中，由于N20材料能量密度非常高，导致发动机尾焰温度，达到了惊人5472摄氏度的可怕地步。
黄修远问了一个关键的问题：“那长11的发动机如何解决这个问题?”
“我们采用了你们公司硅纳米镀层，还有钨纳米粉末……”张培材解释道。
听完解决方案，黄修远才知道他们是如何解决的。
他们在发动机的内壁，通过硅纳米镀层技术，镀一层硅纳米，然后用离子沉积的方式，沉积一层钨纳米层，如此重复操作，一共使用142层复合镀层。
虽然硅纳米和钨纳米层，只能承受4874摄氏度的极限高温，但是钨硅纳米复合层，有一个非常好的特性，那就是高温脱离。
当周围温度超过5300摄氏度后，钨硅复合层会逐步液化，被发动机尾焰喷出发动机，这个过程中，会带走发动机内部的一部分热量，延缓高温对发动机基材的热量传递和积热。
通过这种方式，保证发动机在运载火箭飞行过程中，不会被烧穿箭体。
只是这种方式，带来两个缺点，一个是发动机重量提升了1.2吨，毕竟金属钨的重量很坑爹；另一个问题，是治标不治本，只能延缓时间，不能从根本上解决这个问题。
黄修远放下手上的文件：“也就是说，由于长12的设计指标是长11的三倍多，导致发动机难以长时间承受工作温度?”
张培材无奈的摊摊手：“是的，如果增加发动机内部的钨硅层，又会进一步增大发动机重量，而且发动机内部的空间有限，不可能无限制叠加钨硅层。”
面对这个致命的温度，如果是长11这种近地轨道、中轨道的运载火箭，还相对好处理一些。
可是长12的设计任务，主要用于未来的探月工程、探火工程之类，需要长时间处于工作运行状态，如果改回液体燃料，又显得得不偿失。
拍了拍自己脸颊，黄修远盯着不远处的长12箭体，陷入了沉思之中，未来确实存在不少的耐高温材料。
问题那些材料，要么制造技术目前做不到；要么需要稀有元素，成本异常高；要么就是实验室的概念性产品，根本没有办法大规模投入使用。
材料问题，无论在哪一个时代，都是一个让人头疼的问题。
N20燃料的高能量密度，就是一把双刃剑，带来高密度能量的同时，也带来了爆发力和超高温。
一会之后，黄修远从思考中清醒过来：“我需要一点时间思考一下。”
“修远，没有关系，我们暂时还有时间，我让光华给你安排了宿舍，条件简陋，多多包涵一下。”张培材也没有太在意。
这种大难题，要是黄修远一来就可以马上解决，那整个航天口的几千号人，都要五体投地了。
黄修远笑了笑：“说笑了，我又不是什么娇生惯养的大少爷。”
一行人继续讨论长12的问题。
说着说着，张培材感慨起来：“说起来，长11可以顺利投入使用，还要感谢你们燧人公司的纳米矿粉，不然科工集团的金属陶瓷材料，没有办法提升性能和大规模量产。”
黄修远其实挺佩服航天科工，毕竟他是凭借未来的科技积累，才可以快速发展起来。
“科工集团的技术底子还是可以的，我的蜗牛工业那边，粉末冶金出来的新材料，实验室的耐高温材料，才达到3756摄氏度。”
“我们捋一捋如何控制固体燃料燃烧的问题吧！”王勘院士在一旁的桌子上，让助手清出一块面积，给所有人一个座位。
N20燃料的燃烧控制问题，同样是一个巨大的麻烦，固体燃料有固体燃料的缺点，一点火就停不下来的特性，对于导弹之类，那并不是什么缺点，但是对于运载火箭而言，那就是一个大问题。
这也是为什么长11的芯二级，不得不采用氢氧燃料的原因，因为固体燃料一点火，就无法停下来。
计划去月球探测一番的前哨1，如果采用固体燃料，那就没有办法进行精细化操控了，只能靠蛮力一冲到底。
如果在燃料消耗殆尽之前，不能达到指定的轨道，那最后只能将错就错了。
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