“我认为,可能不止一个原因。”
她开始画图。
“首先是边界层问题。高超声速边界层本身就不稳定,容易从层流转为湍流。
湍流换热强度比层流高几倍甚至几十倍,这能解释部分热流脉动。”
她在图上标注:
“第二,烧蚀问题。我们的模型假设材料均匀烧蚀,但实际上,碳-碳复合材料内部有纤维、基体、孔隙。
烧蚀速率不可能完全均匀。烧蚀不均匀,表面形貌就会变化,反过来影响流场。”
“第三,等离子体鞘套。”
温卿画出弹头周围的流场示意图。
“高温使空气电离,形成等离子体鞘。但这层等离子体不是均匀的,可能有波动、震荡,甚至产生电磁效应,影响热传递。”
她转过身:
“这三个因素耦合在一起,导致热流脉动。
要精确模拟,必须建立更复杂的模型——考虑湍流转换、考虑材料微观结构、考虑非平衡态等离子体。”
会议室里安静了几秒。
“说得很好。”
孙研究员率先开口,“但问题是,这样的模型,我们建得出来吗?就算建出来,算得动吗?”
这是现实困境。
理论认识不足,计算能力有限。
“可以分步走。”
温卿提出方案。
“先建立简化的耦合模型,重点研究最可能的主导机制。
我建议从烧蚀不均匀性入手,因为这是我们相对容易控制和测量的。”
她从文件夹里抽出一份资料:
“我查了材料组的报告,我们的碳-碳复合材料,纤维和基体的热物理性质差异很大。
在高温下,纤维可能先烧蚀,留下孔洞;
基体后烧蚀,形成凹凸表面。
这种微观形貌变化,可能引发宏观热流脉动。”
老王凑过来看那份材料:
“这个思路……有点意思。我们可以设计实验验证。”
“怎么做实验?”有人问,“飞行试验太贵了,一年就一两次。”
“地面模拟。”
温卿早就想好了。
“可以用电弧风洞,模拟高超声速热环境,测试不同材料样品的烧蚀行为。同时用高速摄影记录表面形貌变化。”
孙研究员思考片刻:
“可以。但这个实验需要协调好几个组——材料组、实验组、测试组。小温,你写个详细方案,我来申请。”
方案很快获得批准。
温卿被临时调到实验组,参与电弧风洞试验的筹备。
电弧风洞是基地最珍贵的设备之一,能产生温度超过5000摄氏度的等离子体射流,模拟弹头再入时的极端环境。
但设备老旧,故障频发。
温卿第一次走进风洞实验室时,看到的是布满管线和仪器的庞然大物,有些部件明显是手工改造的。
“这是苏国援建时留下的,快二十年了。”
实验组长老李苦笑着说,“三天一小修,五天一大修。能做实验的时间,比维修时间还少。”
准备实验花了整整一周。
加工样品、安装传感器、调试测量系统、检查安全设施……每一个环节都可能出问题。
周五下午,第一次正式试验。
温卿戴着防护眼镜,站在观察窗前。
风洞启动时,低沉的轰鸣声响起,然后一道刺眼的蓝白色电弧点亮了试验段。
高温等离子体喷射到碳-碳复合材料样品上,瞬间,样品表面开始发红、发白。
高速摄影机记录着整个过程。
试验只持续了十秒——设备极限。
但就是这十秒,温卿看到了令人震惊的现象。