戈壁灘的日頭,毒辣得能曬裂石頭。連續攻克了“跨音速震顫”和“制導系統耦合噪聲”兩大難題的何雨柱,並沒有太多時間沉浸在勝利的喜悅中。
“596”工程的進度表,像一條無形的鞭子,時刻鞭策著他和整個總體部的每一個人。
新的挑戰,如同潛藏在戈壁灘下的暗流,總在不經意間湧現。
這一次的問題,出現在彈頭再入段的熱防護模擬計算上。
導彈以極高速度衝回大氣層時,與空氣劇烈摩擦會產生數千度的高溫,形成一個巨大的等離子鞘層,俗稱“熱障”。
如果熱防護設計不過關,彈頭將在抵達目標前就化作一團灰燼。
負責材料與熱結構的孫教授,一位平時總是笑呵呵的老頭,此刻卻愁眉苦臉地拿著一疊燒蝕試驗報告找到了何雨柱。
“何主任,麻煩大了!我們根據現有氣動熱環境理論計算設計的仿形燒蝕防熱套,在地面模擬試驗中,出現了嚴重的‘不均勻燒蝕’現象!”
何雨柱心裡“咯噔”一下,接過報告快速瀏覽。報告顯示,在模擬再入的高焓風洞中,彈頭防熱套的某些區域燒蝕速度遠大於其他區域,導致外形在飛行末期發生不可預測的改變,這會嚴重影響彈頭的落點精度和穩定性。
“問題出在哪裡?”何雨柱沉聲問,眉頭已經習慣性地鎖緊。
“我們反覆核對了氣動加熱的流場計算,理論上是均勻的。”
孫教授指著報告上的燒蝕照片,“但實際燒蝕圖案顯示,在彈頭側面這些溝槽和突起物的下游,形成了區域性的渦流和迴流區,導致熱流密度急劇升高,就像是……像是被火焰噴槍重點關照了一樣。”
他嘆了口氣:“我們嘗試優化了防熱材料的配方,提高了整體耐溫等級,但效果有限。而且整體加厚防熱層的話,重量超標嚴重,影響射程。”
又是一個系統耦合問題!氣動外形引發的區域性複雜流場,與材料的熱響應耦合在一起,產生了設計之初未能精確預料的結果。何雨柱意識到,這不僅僅是材料問題,更是非均勻氣動熱環境精確預測的難題。
“走,去計算中心。”何雨柱當機立斷。
龐大的電子管計算機房內,嗡嗡作響,指示燈明滅閃爍。
何雨柱和孫教授團隊的技術員們一起,圍在輸出的寬行列印紙旁,那上面是密密麻麻的數字,代表著計算機模擬出的彈頭表面熱流分佈。
“看這裡,還有這裡,”何雨柱的手指在幾個資料異常點劃過,“理論模型採用了過於簡化的邊界層假設和湍流模型,無法捕捉到這些微觀幾何特徵引發的複雜渦繫結構及其帶來的區域性熱流峰值。我們的‘眼睛’,不夠銳利。”
“可是,主任,”一個年輕的技術員面露難色,“如果要進行更精細的三維非定常流熱耦合計算,以我們現有的計算機能力和演算法……算到工程結束也未必能完成一輪迭代。”
這是現實的困境。理論是超前的,但計算工具是有限的。
何雨柱沉默了片刻,目光掃過機房那笨重卻代表著國內最高水平的計算機,腦中飛速運轉。不能蠻幹,必須找到一條巧算的路徑。
“我們不需要,至少現階段不需要一個完美無缺的全場精細模擬。”
何雨柱眼中重新燃起光芒,“我們需要的是‘抓主要矛盾’!找到那些對整體燒蝕均勻性影響最大的‘關鍵區域性區域’,進行重點精細化建模和修正!”
他拿起粉筆,在旁邊的小黑板上畫起了彈頭示意圖:“孫教授,根據你們的燒蝕試驗結果,我們已經知道了哪些區域出了問題。
現在,我們反過來做!以這些區域為‘錨點’,重新審視我們的氣動熱理論模型。”
“您的意思是……進行‘區域性反演’和‘模型修正’?”孫教授若有所思。
“沒錯!”何雨柱肯定道,“我們利用有限的試驗資料,反過來修正我們用於預測這些區域性區域熱流的半經驗公式中的關鍵係數。
比如,針對這種溝槽後的迴流區,我們引入一個基於試驗資料擬合的‘區域性熱流增強因子’,修正我們原有模型的計算結果。”
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