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第20章 火箭发动机

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  “小A,通信协议、互联通信、路由转换的内容已经教给你了,接下来就由你负责完善构建我们的通信网络。
  时间的定义和概念教给你了,制造几个原子钟规范我们的时间定义,还有生物雷达探测、我们的航天遥感监测站和地面射电望远镜阵列等也要尽快完善。”
  培育出来的生物智脑陈诺取名叫小A,计划等以后生物智脑多了,第二个就是小B,第三个就是小C以此类推,这样命名简单明了也方便记忆。
  有了小A的参与,陈诺很多事情都能抽出手来,比如用之前培育进化的发射接收电磁波生物点亮通信技术、雷达技术、射电望远镜阵列技术等。
  比如还在继续培育进化的材料2号,材料3号,也可以交给小A去跟踪调整环境强度。
  另外之前陈诺惦记着透明生物材料,那也可以交给小A去人工定向培育。
  “貌似除了一些知识更新、宇宙探索、技术研究的突破,是还没有拥有自主主观智慧的小A帮不了忙的,其他事情都可以扔给它了?”
  感觉一身轻松的陈诺交代完小A需要做的事情,就开始投入到对航天火箭的设计和试验建造中。
  所有喷气式的发动机,技术难度最高的是直升飞机的涡轮轴发动机,和战斗机的涡轮喷气发动机。
  难度第二的一般是民航飞机的大涵道涡扇发动机,这个技术难度更多是在能量效率,也就是俗称的省油上。
  技术难度相对最简单的反而是要一飞冲天,飞出太空的火箭发动机。
  火箭发动机相对更简单,可采用液氢液氧作为燃烧推进剂的航天火箭反倒没有那么简单了。
  “火箭的结构主要是一个拉瓦尔喷管结构,形状就如同一个不对称的沙漏。
  上面的区域是燃烧室,燃料燃烧向下喷射截面积变小速度变大,当通过最窄处时速度已经突破了超音速。
  超音速流体和普通流体的运动性质不一样,突破窄喉处截面积开始变大,速度非但不会降低反而会以更高的速度膨胀,发动机的主要动力也是来自这个超高速膨胀。
  燃料在燃烧室中燃烧,压力的不均匀会产生一部分动能。
  当燃烧室产生的高温气体突破拉瓦尔结构的窄喉处,进入锥形或者钟形喷嘴时会发生超高速压力膨胀,这个剧烈的膨胀压力作用到喷嘴内壁上就会被转换成推力......”
  陈诺按照火箭发动机的构造原理,花了半个多月制造出一台在无数个夜晚完善思考的简陋火箭发动机。
  锥形大喷嘴,小一点的燃烧室,就像是一个不对称沙漏,构成了一个拉瓦尔喷管结构。
  燃烧室接了12根连接燃料仓的管道,多点喷射液氢液氧,同时还有一个放电模块用于点火。
  在锥形大喷嘴和燃烧室的材料还掺杂了用生物聚合形成的石墨分子,这是材料3号最高进化成果,利用石墨的特性既提高耐热,也提高散热。
  材料壁中还穿梭了许多冷却循环管道,这个用来及时带走材料承受的高温,尽可能延长材料的承受时间。
  除了冷却循环管道还有大量的营养管道连接到材料层,材料承受着高温高压被损坏的同时也在进行生物修复,尽可能延长发动机的工作时间。
  甚至如果材料达到了极限,内壁还会自我脱落被喷射出去,发动机进行短暂熄火待生物材料重新生长补充,然后发动机就再次点火。
  “加注燃料,点火!”
  陈诺简单检查了一遍没有疏漏后,连忙跑的远远的下达了加注燃料点火的指令。
  空气寂静无声,突然平地一声炸响,一道粗壮的蓝色火焰从横置的火箭发动机喷嘴处喷了出来,带起漫天的水汽和滚滚热量。
  燃料仓的液氢液氧通过管道泵入发动机的燃烧室,通过特殊的喷射角度混合形成燃烧。
  “燃烧室的压力在材料承受范围内,推力189.65吨,热效率百分之23.6,虽然现在是在工作台上静止测试,和火箭高速飞行时的效率会不一样,但静止热效率百分之23.6对一台火箭发动机来说也是低有点儿离谱了......”
  远远跑开的陈诺看到火箭发动机成功启动,通过火箭发动机上面的生物传感器反馈的数据计算出一个感人的能量效率。
  火箭发动机的三大要点,除了燃烧室的材料能否顶住燃烧产生的高温高压,燃料的泵入量能否更进一步加大,燃烧室和大喷嘴的形状、内径结构也是至关重要,甚至这是一个决定火箭发动机动力效率关键要素。
  “燃烧室压力还在承受范围内,燃料加压泵还能更进一步加大燃料加注量。
  然后拉长燃烧室到拉瓦尔管窄喉口的距离,这样更进一步提高气体经过窄喉口时的速度。
  发动机的喷嘴也需要改进,太多高温高压气体还没有把膨胀压力释放出来就被排放掉了,喷嘴内径需要提高,开口要进一步扩大,长度也再扩大百分之9......”
  陈诺监控传感器传送回来的数据,通过这些数据通过信息素下达指令,对发动机直接进行调整改进。
  这就是生物材料的好处,它是活的,能够进行无缝生长扩充!
  这样建造一台发动机,陈诺就不用先建造一个原型,然后多次试验收集试验数据再造成第二台改进型,第二台试验收集数据改进又造成第三台这样一点一滴的完善。
  能够进行无缝生长扩充或者缩小的生物材料,哪怕再运转过程中也可以进行生长调整,就如同人类跑步会前面的障碍物和身体状态自我调整配速一样。
  当发动机调整改进完毕,接收到陈诺信息素指令的加压泵运转速度更进一步加快,单位时间内更多的液氢液氧被灌注到发动机燃烧室中。
  燃烧室燃烧反应加剧,产生更多的高温高压燃烧气体喷射出来,经过窄喉口进入大喷嘴内发生膨胀......
  “推力239.1吨,能量效率提高到百分之28.7。”
  陈诺计算出现在火箭发动机推力和能量效率,抬头看了一眼,发现在加大燃料加注量后,发动机喷口喷射的火焰颜色非但没有更进一步变蓝,反而开始掺杂了一些黄色,喷射出来的热量也有所降低。
  “燃烧室承受压力差不多了,燃烧室到窄喉口的形状还可以再调整,喷嘴的形状和内径结构也需要调整。
  把能量效率提高到百分之35以上那就能进行实际发射试验,验证在高速飞行中火箭发动机的设计和效率问题......嗯?”
  陈诺看着发动机反馈的数据,刚分析计算出二次调整改进的数据,正在轰鸣中的火箭发动机突然停了。
  一道信息素反馈被陈诺接收到,原本还有些疑惑的陈诺眼中顿时变成了苦笑。
  “准备的液氢液氧这么快就没了,看来火箭发动机简单,液氢液氧航天火箭却没那么简单了......”
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