第376章 喷气时代 (第1/2页)

随着汉冶萍高炉的重新点火，以及西北票在长江中游经济带建立起的信用霸权，大西北的战争机器在物资层面进入了一种前所未有的宽裕状态。通过降维的商品倾销和暴力的汇率剪刀差，南方的铜矿、钨砂、天然橡胶和优质生丝，正沿着水陆交通网源源不断地汇入黄土高原的战略储备库。
　　
　　当基础工业的产能溢出，生存的物理焦虑被彻底抹平后，大西北的最高决策层将庞大的资源流向了一个更具前瞻性的领域：跨越当前时代的物理天花板。
　　
　　西北航空发动机研究所。
　　
　　这里的建筑风格与城内那些粗犷的重型机械厂截然不同。厂区内绿树成荫，主实验楼是一栋线条硬朗的包豪斯风格建筑。在这里工作的，是大西北在过去十年间，通过重金招募、沿海工业大撤退以及海外抢运等各种渠道积攒下来的顶尖空气动力学、热力学和材料学专家。
　　
　　大西北的西北隼式战斗机凭借着一千三百匹马力的V12液冷发动机和一百号高辛烷值航空汽油，在远东的天空中建立了绝对的统治力。
　　
　　但在物理学的严苛定律面前，这种统治力正在触及一条无法逾越的红线。
　　
　　这天清晨，研究所的大型风洞实验室里，正在进行一项关于螺旋桨桨尖气动特性的测试。
　　
　　主风扇的电机发出低沉的咆哮，将风洞测试段的风速推高到了每小时七百公里。
　　
　　玻璃观察窗后，研究所的总工程师沈兆轩盯着测力天平传回的数据，眉头紧紧地锁在一起。
　　
　　在高速气流的吹拂下，安装在测试台上的那具金属螺旋桨模型，其桨尖部位的空气开始发生剧烈的压缩。利用纹影仪成像技术，可以清晰地看到桨尖周围出现了一道道肉眼可见的致密气流条纹——那是激波。
　　
　　“切断电源。测试结束。”沈兆轩叹了口气，在记录本上写下一组数据。
　　
　　几名研究员停下手中的设备，围拢过来。
　　
　　“沈总工，阻力数据曲线又出现了垂直拉升。”一名年轻的气动工程师指着图表上的折线，“当飞行速度接近每小时七百五十公里时，螺旋桨桨尖的线速度已经突破了音速。空气在桨尖被剧烈压缩，形成了激波阻力。在这个物理临界点之后，我们每增加一百匹马力的发动机输出，转化为实际推力的效率不到百分之十。百分之九十的能量，都消耗在对抗空气压缩产生的阻力上了。”
　　
　　沈兆轩点了点头。这是一个客观存在的流体力学墙壁。
　　
　　“活塞式发动机加上螺旋桨的组合，其热力学和空气动力学潜力已经被我们压榨到了极限。”沈兆轩看着窗外停机坪上那架流线型的战斗机，“我们可以继续增加汽缸数量，可以把发动机做到两千匹马力甚至三千匹。但那会让飞机的机头变得无比沉重，而螺旋桨的激波阻力问题依然无法解决。八百公里，就是螺旋桨飞机的物理绝境。”
　　
　　要打破这堵墙，就必须彻底抛弃螺旋桨，寻找一种全新的推进方式。
　　
　　在主实验楼最深处的档案室里，一直封存着一份理论手稿。那是在大萧条时期，大西北的情报人员从欧洲获取的关于“燃气轮机反作用力推进”的理论。
　　
　　其物理原理非常纯粹：牛顿第三定律。
　　
　　利用压气机将空气吸入并压缩，在燃烧室中与燃料混合点燃。产生的高温高压燃气向后喷射。燃气向后喷射的动量，会产生一个大小相等、方向相反的反作用力，直接推动飞行器前进。
　　
　　这种发动机不需要螺旋桨去搅动空气，它越在高速和高空稀薄空气中，效率就越高。
　　
　　理论在黑板上是完美的，但在工程实现上，它却是一座令人绝望的地狱。
　　
　　喷气式发动机的核心，是位于燃烧室后方的涡轮。这组金属叶片必须在高达一千摄氏度的高温燃气中，以每分钟上万转的恐怖速度旋转，从而带动前方的压气机吸入空气。
　　
　　一千度的高温，加上几万个G的离心力拉扯。普通的合金钢在这个物理环境下，会像黄油一样发生高温蠕变，拉长变形，最终擦到发动机外壳，导致整个转子瞬间粉碎爆炸。
　　
　　在过去，大西北被死死卡在这道材料学的门槛外。
　　
　　但现在，随着与苏联进行的置换，以及与美国的战略物资交易，大西北获得了破局的物理钥匙。
　　
　　内蒙古高原的包头特种冶金基地。
　　
　　这里远离城市的喧嚣，几座巨大的真空电弧炉矗立在厂房内，周围布置着粗大的惰性气体输送管道。
　　
　　从苏联西伯利亚冻土深处挖掘出来的金红石，在这里正经历着一场暴烈的化学还原。
　　
　　传统的碳还原法无法冶炼钛，因为钛在高温下会与碳反应生成坚硬且脆弱的碳化钛。
　　
　　包头冶金厂采用了苏联提供的早期克罗尔法工艺数据，并利用西北强大的电力系统进行了放大。
　　
　　在密闭的反应釜中，二氧化钛首先与氯气和碳粉在高温下反应，生成四氯化钛液体。这种液体具有强烈的腐蚀性和毒性。
　　
　　随后，四氯化钛被泵入一个充满高纯度氩气的巨大不锈钢还原炉中。炉内预先加入了熔融状态的金属镁。
　　
　　在氩气的保护下，没有任何氧气和氮气参与干扰。八百摄氏度的高温下，金属镁强行夺走了四氯化钛中的氯原子，生成了氯化镁，而置换出来的，就是呈现海绵状的纯钛。
　　
　　“排空氯化镁溶液。开启真空泵。准备进行真空自耗电弧重熔。”
　　
　　冶金车间主任通过内部电话下达指令。
　　
　　海绵钛被压制成巨大的电极棒，悬挂在真空炉的顶部。
　　
　　随着强电流的接通，电极棒底部与水冷铜结晶器之间产生了耀眼的电弧。电弧的温度高达几千度，将海绵钛瞬间熔化。在真空环境下，钛金属内部残留的氢气、氧气等挥发性杂质被彻底抽走。
　　
　　熔融的纯净钛液滴入底部的结晶器，在冷却水的物理作用下迅速凝固，形成了一根结构致密、散发着银灰色光泽的钛金属铸锭。
　　
　　这种金属的密度只有钢的百分之六十，但屈服强度却毫不逊色。它将成为喷气发动机前方压气机叶片的完美材料，大幅度减轻转子的重量，从而降低整体的离心力负荷。
　　
　　而解决燃烧室后方那一千度高温涡轮叶片的关键，则来自于美国的镍和西北自有的精密铸造工艺。
　　
　　西京特种材料成型车间。
　　
　　这里没有普通铸造厂那种漫天飞舞的型砂和震耳欲聋的震击机噪音。车间内部铺设着防静电地板，空气经过多级过滤，工人们穿着白色的无尘服。
　　
　　为了制造出能够承受高温和高应力的涡轮叶片，工程师们彻底摒弃了传统的砂型铸造和机械切削。机械切削会切断金属内部的晶粒流线，而普通的铸造会产生大量的内部气孔。
　　
　　他们采用的是真空熔模精密铸造技术。
　　
　　操作台上，几名女工正在用高精度的金属模具，压制出一个个与涡轮叶片形状完全一致的石蜡模型。
　　
　　这些蜡模被固定在一个蜡制的中心浇注系统上，形成一棵如同树枝般的“蜡树”。
　　
　　随后，蜡树被浸入含有锆英粉和硅溶胶的耐火泥浆中，取出后撒上极其细致的耐火砂。这个过程反复进行几十次，直到在蜡树表面形成一层厚达十几毫米、坚硬无比的陶瓷外壳。
　　
　　“放入蒸汽脱蜡釜。升温至一百五十度。”
　　
　　在高压蒸汽的物理作用下，内部的石蜡融化流出，留下了一个内部空间与涡轮叶片分毫不差的空心陶瓷型壳。
　　
　　型壳被送入一千度的高温焙烧炉中，烧去了所有残留的水分和有机物，陶瓷的晶体结构变得致密而坚固。
　　
　　最关键的浇铸环节，在一个封闭的真空感应熔炼炉内进行。
　　
　　坩埚中，是以镍为基体，加入了铬、钼、铝、钛等多种元素的高温合金。在真空环境下，中频感应线圈产生强大的交变磁场。磁场在合金内部产生涡流，涡流的电阻热将合金加热至一千五百度的熔融状态。
　　
　　真空杜绝了合金中活泼元素与空气中氧气和氮气的反应，保证了金属的绝对纯净。
　　
　　机械臂将炽热的陶瓷型壳移入真空室的底部。坩埚倾斜，金灿灿的合金钢水注入陶瓷型壳中。
　　
　　在冷却过程中，工程师们采用了一种违背常理的定向凝固技术。通过控制加热器的缓慢移动，让合金液从底部向顶部单向结晶，消除了横向的晶界，形成柱状晶。这在物理层面上消除了高温合金在离心力拉扯下最容易发生断裂的横向薄弱环节。
　　
　　

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