Так, по обе стороны Тихого океана, беззвучно развернулась гонка разработок в области гиперзвукового оружия.
Но в этот раз, из-за нехватки объективных условий, вынужденным выбирать "обгон на повороте" стали Соединенные Штаты.
Месяц спустя.
Наукоград Хуайжоу.
С тех пор, как проект "Космический рыболовный траулер" был завершён, и Чан Хаонань вновь сосредоточил своё внимание на гиперзвуковом проекте, здешний комплекс аэродинамических труб начал работать в круглосуточном режиме.
Каждое зажигание детонационного привода, каждый грохот ударной трубы, каждая загрузка и регулировка аэродинамической модели приносили команде разработчиков огромное количество экспериментальных данных, подталкивая китайский гиперзвуковой летательный аппарат всё ближе к настоящему небу.
Имея в качестве поддержки группу сверхскоростных аэродинамических труб, Чан Хаонань мог не беспокоиться о степени реалистичности испытаний, но это вовсе не означало, что последующие проектно-конструкторские работы будут лёгкими.
По сравнению с конкурентами, которые уже проверили гиперзвуковые технологии на нескольких проектах, таких как X-15 и X-43A, многие технологии с его стороны были, в буквальном смысле, с нуля.
JF-8 и JF-10, ограниченные по общей температуре, могли выполнять лишь некоторые относительно второстепенные задачи по испытаниям.
Одной только JF-14, даже если разогнать компрессор до дыма, было явно недостаточно, чтобы угнаться за темпом Чан Хаонаня.
Конечно, всё познаётся в сравнении.
По сравнению с прошлым, когда даже обычную сверхзвуковую аэродинамическую трубу приходилось использовать, считая время и затраты, то, что сейчас весь Институт механики и большая часть авиационной промышленности вращались вокруг него одного, безусловно, было отношением на самом высоком уровне.
Поэтому Чан Хаонань понимал, что спешить в этом деле нельзя.
Напротив, другие члены проектной группы были немного взволнованы.
Пользуясь моментом, когда аэродинамическая труба набирала давление между двумя испытаниями, Син Мучунь, держа в руке газету, подошла к Чан Хаонаню, который сидел за столом для совещаний и стучал по клавиатуре:
"Академик Чан, я вижу, что в последнее время во многих новостях сообщают, что американская гиперзвуковая ракета с воздушно-реактивным двигателем уже начала наземные испытания, и планируется, что первый полёт состоится до 2008 года..."
Услышав эту новость, Чан Хаонань на мгновение замер.
После того, как в прошлом году провалилась попытка оказать военное давление на Китай с помощью эскадрильи F-22, с другого берега океана просочились новости о переносе на более ранний срок плана разработки гиперзвукового оружия, но, поскольку в дальнейшем не было никаких других сообщений по этому поводу, общественность в целом посчитала, что за этим стоят Министерство обороны или Боинг, надеясь таким образом получить больше средств на исследования и разработки.
Принятый позже бюджет на 2006 финансовый год также подтвердил это предположение: Конгресс увеличил финансирование "гиперзвукового демонстрационного летательного аппарата с воздушно-реактивным двигателем" более чем в 5 раз по сравнению с 2005 годом.
Вкупе с серией волнений, вызванных испытанием Китаем новой ракеты в начале 2006 года, это привело к тому, что данное событие быстро выпало из поля зрения общественности.
Но теперь, похоже, другая сторона, возможно, настроена серьёзно.
Он перевёл взгляд на англоязычную газету, лежавшую рядом с компьютером.
Надо сказать, что в плане открытости информации американцы действительно всегда шли впереди планеты всей.
Конечно, это также было тесно связано с уверенностью в себе, которую они выстроили в прошлом.
В газете был не только заголовок, о котором только что говорила собеседница, но и прилагалась довольно качественно выполненная схема внешнего вида X-51A.
Возможно, для других это был всего лишь плод воображения, сгенерированный компьютером.
Но Чан Хаонань прекрасно понимал, что эта картинка была очень точной.
Даже переходная секция в хвостовой части, добавленная только во втором этапе доработок, была чётко прорисована.
Это означало, что проект X-51A, скорее всего, продвинулся до довольно поздней стадии.
Видя, что Чан Хаонань молча смотрит на газету, Син Мучунь почувствовала, что если она не скажет ещё что-нибудь, то атмосфера станет слишком неловкой, поэтому продолжила:
"Если уж на то пошло, наша аэродинамическая труба JF-14 должна быть первым в мире симулятором, способным воспроизводить условия гиперзвукового полёта в атмосфере. Мы специально проверили информацию по нескольким основным лабораториям в США, будь то военно-воздушные силы, НАСА или Боинг... у них точно нет таких возможностей, включая аэродинамическую трубу LENS-2, которая несколько лет назад получила премию AIAA за наземные испытания, она остановилась на показателях JF-8..."
На самом деле, о том, почему американские исследования в области гиперзвука, начавшись так рано, в итоге отстали, в прошлой жизни, вплоть до перерождения Чан Хаонаня, так и не было единого мнения.
Поэтому ему оставалось только озвучить относительно общепринятую версию:
"В области сверхскоростных аэродинамических труб американцы последовательно опробовали два технических направления: привод со свободным поршнем и привод с подогревом лёгкого газа, но, как оказалось впоследствии, оба были выбраны ошибочно, поэтому сейчас им остаётся только сокращать время испытаний в аэродинамической трубе и идти по пути вычислительного моделирования и лётных испытаний..."
Цзян Цзунлинь, который всё это время молча стоял в стороне, тоже вступил в разговор:
"Кроме того, в области аэродинамических труб с детонационным приводом не только мы этим занимаемся. Например, в Рейнско-Вестфальском техническом университете Ахена в Германии есть ударная труба с высокой энтальпией TH-D, которая была построена два года назад. Её общие характеристики примерно такие же, как у JF-10, а по общей температуре потока, возможно, даже немного выше. Учитывая их связи с американцами, Боинг вполне мог получить возможность провести некоторые испытания на условиях аренды."
На лице Син Мучунь было написано недоверие.
Она, будучи специалистом по ракетным исследованиям, с трудом могла представить, чтобы США, которые всегда считались главным соперником и целью для подражания, могли пойти на такое:
"Как же тогда можно гарантировать успешность испытаний? Даже..."
На самом деле Син Мучунь хотела сказать, что в настоящее время самым авторитетным специалистом в области численного моделирования является сам Чан Хаонань, но даже он не осмеливается пропустить этап испытаний в аэродинамической трубе и сразу перейти к полётам, как же американцы на это решились?
Но эту фразу было очень сложно произнести так, чтобы она не прозвучала как лесть, поэтому она запнулась на полуслове.
Чан Хаонань махнул рукой:
"Лучше бежать не быстро, а стабильно. Неважно, о чём там думают американцы, мы на самом деле уже получили преимущество на уровне фундаментальных исследований. Главное - планомерно и стабильно двигаться вперёд, и ждать, пока другая сторона сама ошибётся..."
Хотя он произнёс эти слова спокойным тоном, в душе он всё же не мог не злорадствовать —
Десять лет, десять лет!
Наконец-то я дождался этого дня!
Догоняйте, янки!
Как раз в тот момент, когда Син Мучунь собиралась что-то сказать, у Чан Хаонаня внезапно зазвонил телефон.
"Подождите, я отвечу на звонок..."
Он поспешно жестом попросил остальных двоих замолчать, а затем нажал кнопку ответа.
Звонил Ли Ябо.
Его исследования не требовали использования самой аэродинамической трубы, достаточно было установки с ударной трубой для воспроизведения процесса зажигания в реальном полёте, поэтому в течение последнего месяца он работал параллельно с Чан Хаонанем, который отвечал за проектирование аэродинамической конструкции и разработку силовой установки.
"Учитель, у меня готовы результаты анализа."
Столкнувшись с этой несколько неожиданной радостной новостью, Чан Хаонань резко встал:
"Подожди, я сейчас подойду, поговорим на месте..."
...
Когда трое прибыли в вычислительный центр научного городка Хуайжоу, Ли Ябо уже почти закончил оформление результатов вычислений.
"Учитель, кинетика реакций металлических частиц - это что-то невероятное, пока не начнёшь изучать, не поймёшь..."
Увидев входящего Чан Хаонаня, он тут же встал и передал ему лежавший на столе, ещё не сшитый технический отчёт, толщиной с книгу, а затем продолжил:
"В настоящее время теоретические методы расчёта горения частиц алюминия... или большинства твёрдых металлических частиц в научном сообществе в основном основаны на модели горения капель, с постепенным добавлением влияния конденсированных и осаждённых продуктов... Но я, используя предложенный вами подход, заново проверил всё с самого начала, и обнаружил, что реальный процесс должен быть намного сложнее..."
Услышав это, двое других, которые не были специалистами в этой области и пришли просто из любопытства, тоже поспешили подойти ближе.
Очевидно, намечалось что-то грандиозное.
Как раз в этот момент Чан Хаонань перелистнул страницу отчёта и нашёл важный раздел:
"Двумерная... нестационарная модель горения, контролируемая динамикой, диффузией и испарением?"
Это название, несколько излишне длинное, Чан Хаонань даже не смог с первого раза прочитать без запинки.
"Действительно, довольно сложно..."
Ли Ябо поспешил объяснить:
"На самом деле, на этапе зажигания, который больше всего интересует большинство людей, поскольку ещё не накопилось достаточное количество конденсата и отложений, использование улучшенной модели капель для описания вполне допустимо. Это, вероятно, и является основной причиной того, что большинство исследователей на протяжении многих лет не могли обнаружить проблему."
"Но после того, как частица уже воспламенилась, и окислитель вступил в реакцию с парами металла, образуя оксиды низшего порядка, оксиды из-за диффузии и конвекции осаждаются на поверхности частицы, образуя оксидную шапку. Эта оксидная шапка препятствует испарению металла внутри частицы, тем самым влияя на распределение компонентов и температуры. В то же время тепло, выделяющееся при конденсации, обеспечивает частицу некоторым количеством тепла, поэтому фактический процесс контролируется совместно динамикой, диффузией и испарением..."
Очевидно, что столь длинное название было дано не просто так.
Чан Хаонань, слушая объяснения, быстро листал отчёт:
"Поверхностные реакции, газофазные реакции, реакции разложения, реакции конденсации... Всего 17 механизмов кинетики реакций?"
Хотя идея этого исследования действительно была предложена им, столь революционный результат, полученный как бы между прочим, полностью превзошёл ожидания Чан Хаонаня.
Это был приятный сюрприз.
С другой стороны, даже при современном уровне развития суперкомпьютеров, полное воспроизведение такого процесса на уровне микрочастиц всё ещё было несколько затруднительным...
"Э-э... Я дополнительно создал отдельную подмодель для процессов конденсации и осаждения оксидных продуктов, а также учёл влияние оксидной шапки на распределение компонентов и температурное поле... И это при том, что я предположил, что все частицы имеют идеальную сферическую форму, и упростил трёхмерную структуру до двумерной, иначе, боюсь, было бы ещё сложнее."
Ли Ябо почесал затылок:
"В целом, в тройной системе AP/HTPB/Al добавление металлического алюминия приводит к агломерации на поверхности горения, что приводит к образованию крупных жидкофазных сгустков..."
"При базовых испытаниях влияние этого процесса невелико, но в реальной работе это увеличит двухфазные потери в двигателе и приведёт к более серьёзному осаждению шлака и абляции теплоизоляционного слоя, что снизит стабильность работы твердотопливного двигателя и даже удельный импульс топлива..."
"..."
Разговор учителя и ученика постепенно перешёл в область, в которой Син Мучунь и Цзян Цзунлинь разбирались не очень хорошо.
Особенно для последнего: проработав полжизни в Институте механики, он и представить себе не мог, что будет иметь отношение к исследованиям в области фундаментальной химии.
Воспользовавшись паузой, когда Чан Хаонань и Ли Ябо замолчали, Цзян Цзунлинь подошёл ближе и взглянул на лист бумаги, испещрённый множеством головокружительных химических символов.
"Это... результат, который мог быть получен в нашем Центре аэродинамических труб?"
Чан Хаонань закрыл отчёт, отложил его в сторону и кивнул:
"Вычислительное материаловедение, удивительно, правда?"
Сказав эту полушутливую фразу, Чан Хаонань больше не обращал внимания на ошеломлённого Цзян Цзунлиня, отложил отчёт в сторону и, пройдя мимо Ли Ябо, сел за компьютер.
Хотя с ростом количества проектов и размера команды ему приходилось прибегать к ненавистным в прошлой жизни регулярным отчётам, чтобы быть в курсе хода многих работ.
Но нынешнее исследование механизма реакции металлических частиц уже далеко превзошло первоначальные оценки.
Такие результаты, способные оказать революционное влияние на отрасль и даже на научную дисциплину, Чан Хаонань предпочитал изучать лично, получая информацию из первых рук.
Дело не в недоверии к Ли Ябо, а в том, что многие идеи рождаются именно в процессе анализа исходных данных. Если же сразу смотреть на выводы, то пропускается важнейший мыслительный процесс, и можно легко упустить некоторые ключевые моменты или допустить ошибки, основанные на допущениях.
Остальные трое окружили Чан Хаонаня.
Благодаря влиянию группы "Факел" и программного обеспечения TorchMultiphysics на всю индустрию численных расчётов, в 2006 году уже существовало множество специализированных программ, позволяющих выполнять графическую визуализацию результатов моделирования для повышения наглядности.
Даже такие опытные специалисты, как Чан Хаонань или Ли Ябо, которым графические технологии, возможно, и не требовались в процессе вычислений, всё же выделяли на это некоторое время и вычислительные мощности для удобства последующего анализа.
Даже Син Мучунь, которая до этого ничего не понимала, быстро уловила некоторые детали:
"Похоже... эта часть модели игнорирует скорость химических реакций и предполагает, что конвекция и диффузия происходят только в радиальном направлении?"
Этот вопрос, конечно, был адресован не Чан Хаонаню, а Ли Ябо.
Поэтому последний сразу же кивнул:
"Объективные ограничения вычислительной мощности... В моих расчётах я не предполагал, что горение частиц является квазистационарным процессом, а, опираясь на прошлые исследования учителя по сверхкороткой лазерной обработке металлов, добавил в описание процесса горения большое количество систем уравнений в частных производных. У меня просто не было возможности рассматривать ситуацию в трёхмерном пространстве..."
"..."
Как раз в тот момент, когда Син Мучунь хотела задать ещё какой-то вопрос, Чан Хаонань, который некоторое время пристально смотрел на определённую страницу на экране компьютера, внезапно заговорил:
"Ябо, если немного изменить твои расчёты... не будет ли это более подходящим для описания твёрдо-жидких смесей?"
Сделав небольшую паузу, он добавил:
"Это может быть даже проще, чем нынешняя нестационарная модель, контролируемая динамикой, диффузией и испарением. Кроме того, для твёрдо-жидких систем, хотя двумерное предположение по сути всё равно является аппроксимацией, по крайней мере, можно не учитывать влияние формы частиц, и точность будет намного выше, чем при описании чисто твёрдых систем."
В глазах Ли Ябо промелькнула искра, и он поспешно уставился на ту часть экрана компьютера, на которую указывал Чан Хаонань.
Однако он не сразу дал ответ.
Вместо этого он на мгновение задумался, опустив голову.
"С микроскопической точки зрения на поверхности частиц это действительно так... Но, учитывая реальную ситуацию, твердо-жидкое смесевое топливо, вероятно, будет очень неудобным в использовании?"
Чан Хаонань махнул рукой:
"Традиционные твёрдо-жидкие смесевые системы действительно не получили широкого распространения... В основном потому, что в прошлом такие топлива, хотя и назывались твёрдо-жидкими смесями, по сути представляли собой распыление газообразного жидкого окислителя в камеру сгорания, загруженную твёрдым топливом, а затем за счёт температуры пламени после зажигания происходило разложение и газификация твёрдого топлива для поддержания горения."
"При таком механизме работы, поскольку окислитель поступает извне камеры сгорания, продукты разложения газифицированного твёрдого топлива могут образовывать только диффузионное пламя с окислителем, поверхность горения находится очень близко к поверхности твёрдого топлива, интенсивность тепловой обратной связи не может быть высокой, поэтому скорость перемещения топлива принципиально не отличается от традиционных твёрдых топлив, но при этом создаётся много ненужных проблем при заправке топлива и проектировании общей конструкции летательного аппарата."
Сказав это, он почувствовал, что дальнейшее изложение будет не очень наглядным, если ограничиться устной речью, поэтому взял со стола лист бумаги.
Однако, учитывая свои способности к рисованию в стиле абстракционизма, он быстро передумал и открыл на компьютере профессиональную программу для черчения.
"Но если бы удалось расплавить поверхность твёрдого топлива, образовав тонкую жидкую плёнку, то под действием поверхностного течения жидкость стала бы нестабильной и распылялась бы, образуя капли, попадающие в газовую фазу, что значительно усилило бы массоперенос топлива и, следовательно, одновременно увеличило бы скорость регрессии топлива."
"И при этом высокая скорость регрессии стала бы естественным свойством самого топлива, не требуя ни введения дополнительных присадок, ни использования пористых структур или вращающихся сопел для усиления, что значительно упростило бы процесс изготовления топлива..."
"..."
Ранее, когда Чан Хаонань руководил проектом "Космический траулер", он слышал от Инь Лянсина, что из-за относительно низкой скорости регрессии твёрдого топлива для поддержания достаточно высокого давления в камере сгорания и создания достаточной тяги обычно используется многоканальная конфигурация для увеличения площади поверхности горения.
Например, для типичного HTPB в зарядах малого размера требуется 4 канала, а в больших зарядах — до 32 каналов.
С одной стороны, это приводит к увеличению габаритов двигателя при одинаковом объёме топлива и усложнению обработки, а с другой — к снижению конструкционной прочности заряда, что может привести к внутренним разломам и выпадению кусков топлива.
Особенно это опасно при полётах на гиперзвуковых скоростях с высокими перегрузками.
Жидкое топливо, хотя и лишено этих недостатков, не отличается гибкостью в использовании и безопасностью хранения. Для ракет-носителей это, возможно, не так критично, но, судя по сложной процедуре подготовки к запуску экспериментальной ракеты, оно не очень подходит для ракет, особенно тактических.
В отличие от этого, новая твёрдо-жидкая смесевая система хранится в твёрдом или полутвёрдом виде, а её характеристики горения в рабочем состоянии близки к характеристикам жидкого топлива, то есть она сочетает в себе преимущества обоих типов.
Конечно, у такой замечательной вещи вряд ли получится снизить стоимость.
Но для такого стратегически важного оружия, как гиперзвуковое, эффективность, безусловно, важнее цены.
К тому же, сфера применения таких смесевых топлив не ограничивается только текущим проектом Чан Хаонаня.
В долгосрочной перспективе большинство типов ракет, для которых габариты не являются критически важными, можно будет перевести с традиционных твёрдых топлив на новую систему.
С точки зрения промышленных закономерностей, при расширении применения себестоимость производства также снизится.
Ли Ябо, стоявший позади Чан Хаонаня, очевидно, тоже пришёл к этому выводу, и его взгляд постепенно сменился с первоначального сомнения на понимание.
Затем он снова нахмурился, погрузившись в размышления:
"Если так, то не любая жидкая плёнка под действием течения будет образовывать распылённые капли, это также зависит от поверхностного натяжения и вязкости жидкости в рабочих условиях... Значит, исследуемое нами сейчас топливо HTPB точно не подойдёт, нужно разрабатывать совершенно новый вид топлива."
Чан Хаонань, хоть и занимался вычислительным материаловедением, всё же не был базой данных, и в прошлом не сталкивался со слишком многими видами твёрдого топлива.
Поэтому профессиональные вопросы, безусловно, нужно поручать профессионалам:
"Син, немедленно свяжись с товарищем Линь Чэнганом и попроси его приехать сюда..."
...
Линь Чэнган, получив сообщение, подумал, что достигнут прорыв в исследовании системы AP/HTPB/Al, поэтому, повесив трубку, даже не успел пообедать и помчался в наукоград Хуайжоу.
Однако, увидев результаты расчётов Ли Ябо и выслушав новую идею, предложенную Чан Хаонанем, его первой реакцией было —
небо рухнуло.
Изначально он хотел лишь немного доработать существующие исследования.
Но теперь...
Плохие новости: в дырявом доме, который продувает со всех сторон, приглашённый мастер по ремонту не смог ничего исправить.
Хорошие новости: мастер по ремонту на самом деле оказался инженером-строителем и построил рядом совершенно новый дом, в который можно сразу заселяться.
Единственная проблема в том, что весь опыт, накопленный за последние десять с лишним лет, скорее всего, придётся обновлять...
Линь Чэнган приложил немало усилий, чтобы подавить своё любопытство и не спрашивать, как этим двоим удалось за месяц сотворить такое, а затем как можно быстрее сосредоточился на лежащем перед ним отчёте.
Надо сказать, что этот новый подход, хотя по сути и является прожектом, выглядит очень заманчиво.
И пока они ждали его, Чан Хаонань и Ли Ябо даже приблизительно рассчитали диапазон физических свойств, отвечающий требованиям.
Осталось только, чтобы Линь Чэнган придумал одно или несколько перспективных топлив в качестве основы.
"Поверхностное натяжение 6,5-8,0 мН/м, вязкость 0,59-0,73 мПа·с, температура плавления не ниже 323 К, температура кипения не выше 720 К, теплота плавления менее 185 кДж/кг..."
Существуют сотни, если не тысячи видов твёрдого топлива, но после отбора по этим десяти с лишним параметрам остаётся не так уж много.
"Не может же быть, чтобы совсем ничего не нашлось?"
Ли Ябо, видя неуверенное выражение лица Линь Чэнгана, немного занервничал.
К счастью, как только он закончил говорить, он услышал, как тот пробормотал ответ:
"Парафин..."
"Парафин?"
Этот несколько банальный результат весьма удивил Ли Ябо.
"Конечно, не обычный парафин, а модифицированный и смешанный... Но если говорить только о базовом топливе, то алканы со средним числом атомов углерода около 30, то есть то, что мы обычно называем парафином, действительно соответствуют всем требованиям в этой таблице..."
Чан Хаонань не выказал особого удивления, лишь спокойно кивнул:
"Тогда я скопирую тебе эти результаты, а ты, вернувшись, поскорее проверь, сможет ли парафиновое топливо удовлетворить требованиям к характеристикам разгонной ступени гиперзвуковой ракеты с прямоточным воздушно-реактивным двигателем!"
Обновлено: 07.04.2026