除了参与定位导航卫星,李树还跟着余总去看了新型运载火箭和载人航天部门的研究工作。
目前看来,研究工作相当紧张,研究人员每天都工作十五个小时以上,相当辛苦。
李树综合了这些研究进度发现,运载火箭的难点主要集中在老三样:发动机、材料、制造工艺。
首先是发动机,目前研究部门还存在不少难点。
现有的运载火箭理论基本能解释和指导火箭发动机的研制实践,不过在发动机现实工作环境比较极端、应用环境难以准确预知,应用中仍然存在理论上难以精确测算的部分。
主要表现在一方面,发动机设计涉及的热学、力学等经典理论均建立在理想的假设条件上,实际工作条件却往往偏离这个理想状态,设计中无法直接应用这些模型和公式,需要大量的修正工作,这个修正工作量甚至比研发工作量还要大。
除此之外,火箭发动机工作过程中的某些关键数据难以准确直接的测算。
例如燃烧室内部的温度,目前就连米国都没有传感器可以测算,类似这样的场景限制了实验推导理论的精确度,只能通过摸着石头过河的方式,反复迭代试验找到那个模糊的精确点。
其次,在材料方面,结构材料目前由于有科学院材料科技实验室的存在,已经取得了很多突破,不过某些小的精密部件,还需要继续攻关,一刻也不能耽搁。
进度最慢的还是新的火箭推进剂材料,直接关系到发动机的比冲,单位体积能量高又安全最好,要突破之前的推重比,达到载人航天的水平,就需要引入一些新的体系进来,打破从前的体系,是一个相当庞大的工程。
总的来说,这些材料的要求条件和现实场景有许多是相互矛盾的,达到鱼和熊掌都要兼得的地步,还需要不断的修正更改,工作量相当巨大。
在材料方面还有功能性材料,这是目前最头疼的,其中涉及绝热、密封、润滑、粘合等用途的材料,这些材料用量不大但种类繁多,虽不起眼但关系重大。
在八年前,1986年1月,米国的“挑战者号”航天飞机失事,就是为因为环境温度超出某密封圈使用温度范围而失败,最终造成7个航天员遇难的惨剧。
所以每一个细节都必须兼顾,必须达到万无一失,否则就会“一失万无”。
解决了纷繁复杂的发动机和材料问题,还有相当关键的制造工艺问题。
运载火箭用到的材料都是高精尖的材料,就难发动机用到的耐高温钛合金材料来说,坚硬无比,相当考验数控机床刀头的材料,某些镍合金切削则与钛合金切削相反,容易和刀头粘连,需要定制的特种刀头。
还有的有的材料相当脆弱,对环境和温度要求相当高,像是火箭发射药的切削,那更是如履薄冰的操作,稍有不慎就是严重事故。
另一方面,制造精度要求高,这些材料中有的比镜面还要光滑,有的几乎是半透明的薄膜,有的比发丝细十几倍。
所以,为了运载火箭所用特种材料、特殊形状、特别结构的加工制造,要用到最先进的化学、物理、光学、电子和机械加工工艺,需要大量技术高超,且知识素养过硬的技术工人,目前缺口还不小。