赵学成明白,要实现这种前所未有的隐形快舟,必须解决许多尖端技术上的难题。
首先是减阻技术的关键——超空泡技术。
从毛熊的超空泡鱼雷中获得启发,着手设计一个更大规模的空气泵系统。
他首先选用了稀土磁材料来制造小型的高速涡轮发动机,这种发动机体积小巧但转速极快,非常适合驱动空气泵。
他花了一个月时间反复测试不同涡轮叶片的空气动力学设计,通过 CFD 计算机流体动力学模拟优化涡轮动力输出。
最终,他设计出的涡轮叶片与机匣相位完美匹配,可以达到每分钟20万转的超高转速,稳定输出5千瓦特的动力。
8台这样强劲的小型涡轮发动机被安装在船体底部,分别驱动8台大功率离心空气泵。
空气泵经过精密设计,旋转叶片与机匣的气动匹配度达到99%。
在涡轮驱动下,它们可以以每分钟10万转的转速高速运转,产生强大的气流涡旋。
这8台泵在船体下方对称安装,并配合专门研发的气流整形系统,将产生的气流集中汇聚在船底。
空气流在船体下方形成厚达2米、覆盖全长的气泡幕膜,完美地将快艇的船体与水面分离开来。
经过水槽测试,这套系统可以将船体与水面的直接接触面积降低80%以上,大幅减少水面的形式阻力。
为了稳定并优化气泡幕的减阻效果,赵学成还开发了高精度的气幕控制系统。
使用激光雷达对气泡膜进行扫描检测,收集厚度、稳定性等大量参数数据。
这些数据通过先进的PID控制算法进行处理,实时调节空气泵的工作状态,精细控制气泡幕膜,达到减阻效果的最佳化。
数周的水槽试验验证了这套完整的超空泡减阻系统的效果,为快舟的高速航行奠定了坚实的基础。
电磁轨道炮的研制也面临重重技术难题。
其中最关键的就是强力的磁铁发生器。
这个时候之前大量收购的稀土矿石就派上了用场。
上百吨稀有稀土矿石,提纯出含量极高的钕、钐等稀土元素,这是制造强磁体的关键材料。
他带领团队进行了大量的材料配方试验,反复调节各元素的百分比,严格控制生产工艺中的温度、压力、配比、混合工艺等参数。
经过长达3个月的反复试验,终于获得了一种磁能积极高的新型磁性合金。
这种合金使用的配方创新性地加入了钛、锌等过渡金属,显着提升了磁能积密度。
测试结果显示,其磁能积是普通稀土磁铁的3倍,获得了空前的磁性能。
使用这种材料,成功解决了磁铁发生器的性能瓶颈。
接下来,轨道结构的优化设计也非常关键。
赵学成团队设计最先进的三维电磁场计算软件,结合粒子加速器的磁场经验,对电磁炮的磁场分布进行了上万次的计算机仿真,每次仿真规模达到10亿离散单元。
他们反复修改结构参数,对比了数十种磁铁排布方案,终于获得一个磁场聚焦性能最优的特殊磁场分布方案。
这个方案采用了八磁铁的换向排布,可产生交替强强磁场,使飞镖在轨道内受到大小相同、方向交替的推进力,获得近似恒定的加速度。
大量仿真验证了这种磁场的聚焦稳定性,飞镖可以被牢牢约束在轨道中央,获得持续的电磁推进。
极高水平的计算机辅助工程技术确保了电磁炮的结构设计、电流设定和磁场分布的精确匹配,达到了理论上的最佳参数配置。
通过近半年时间的不懈努力,首台隐形快舟的试制终于在奉天造船厂完成。
这种飞快的战舰成功融合了种花多项尖端技术,由500名科研人员和赵学成带领完成。
首次航行中,它依靠8台涡轮发动机和超空泡减阻技术达到了时速80节的极速,完全验证了设计指标。
200米长的巨型快舟仅有20%的船体与水面直接接触,气泡幕层将大部分船体悬浮于水面之上,极大减少了水面的阻力。
这为其实现每小时80节的极速奠定了基础。
同时,船体表面涂有光学隐形涂料,使雷达反射截面小于0.01平方米,几乎无法被敌方雷达发现,获得了良好的隐身性能。