Студия Центрального телевидения была специально оформлена в космической и математической тематике.
Модели ракет и математические формулы на доске — всё свидетельствовало о высоком уважении к Линь Жаню.
Услышав, что Сяо Са надеется увидеть это при жизни, Линь Жань, сидя на белом стуле напротив, тихо улыбнулся, и его взгляд был предельно твёрдым:
— Учитель Са, вы всего на двадцать с лишним лет старше меня. Я верю, что вы доживёте до этого дня.
Сяо Са сосредоточился не на возрасте, а на той мощной уверенности, которую ощутил в своём собеседнике.
Даже в тесной студии — маленькой коробочке в стальных джунглях Пекина — твёрдость в голосе Линь Жаня словно поднимала его взгляд над всей Солнечной системой.
Ему почудилась тонкая линия между Марсом и Землёй — не только астрономическая связь, но и грядущая реальная связь в обществе.
Сяо Са тоже улыбнулся:
— Профессор, я вам верю.
Линь Жань был удивлён такой поддержке, ведь перед интервью он знал, что у ведущих программ Центрального телевидения всегда много собственного мнения.
— Хорошо. Я с нетерпением жду того дня, когда смогу взять у вас интервью на Марсе.
Интервью Центрального телевидения не транслировалось в прямом эфире — его нужно было монтировать, чтобы гарантировать, что в эфир выйдет только то, что можно показывать.
С развитием мобильного интернета влияние интервью Центрального телевидения стремительно падало.
По охвату аудитории они уступали даже интервью у блогеров.
Однако, поскольку гостем был Линь Жань, полностью видео посмотрели немногие, но нарезки с самыми яркими моментами быстро разлетелись по сети.
В группах WeChat и QQ Шанхайского университета Цзяо Тун появился новый материал для обсуждений.
Пока в интернете кипели споры, Линь Жань уже был в Чанъане.
— Профессор Линь, наслышан о вас. Я видел Burn-1 — внешне он сразу даёт ощущение, что в него заложена ваша личная философия проектирования, — поприветствовал его директор Шестого института Цзя Юн.
Линь Жань ответил:
— Это была всего лишь проба пера в разработке ракет с параллельным соединением нескольких двигателей.
Скорее тренировка.
Воссоздание «Сатурн-5» — вот наша главная задача на этот год.
Услышав это, лицо Цзя Юна посерьёзнело:
— Профессор Линь, я знаю, что ваша компетенция вне сомнений.
Но космонавтика — дело серьёзное, у неё свои объективные законы.
Особенно когда речь идёт о том, чтобы отправить людей в космос, — нельзя ради скорости игнорировать правила реального мира.
Мы обсуждали это на видеоконференции, вы должны прекрасно понимать, в чём основные технические сложности воссоздания «Сатурн-5» в современных условиях.
Линь Жань кивнул:
— Конечно, я помню, вы говорили об этом.
В шестидесятых годах инженеры NASA, чтобы решить проблему нестабильности горения двигателя F-1, применили инновационную конструкцию, обеспечивающую стабильное смешивание топлива и окислителя.
И им потребовалось более двух тысяч испытаний, чтобы окончательно решить эту проблему.
Даже имея рассекреченные технические данные, даже зная каждый параметр и каждый чертёж, в конечном счёте понять их инженерную логику можно только через испытания.
(Двигатель F-1)
Стать директором Шестого института — без сомнения, Цзя Юн был техническим специалистом и хорошо разбирался в технологиях.
Цзя Юн кивнул:
— Для F-1 и J-2 главное — воссоздание, а значит, в конечном счёте нужно понять логику NASA через множество испытаний.
Я выделю вам людей исходя из этой логики.
У вас будет достаточно персонала, но, учитывая, что работа в основном заключается в воссоздании и тестировании, эти люди будут скорее выполнять ваши приказы.
Рассчитывать на их высокую изобретательность или на то, что они будут предлагать эффективные решения, вряд ли стоит.
Линь Жань понял: директор предоставит ему не самых квалифицированных сотрудников — скорее всего, тех, кому внутри института не доверили важные задачи.
Ведь с точки зрения Цзя Юна, задача Линь Жаня — это тестирование: выпускать прототипы, испытывать их и добиваться, чтобы параметры и характеристики приближались к F-1 шестидесятых годов.
По его мнению, Линь Жаню предстояла работа, требующая огромного количества испытаний, чтобы через пробы и ошибки приблизиться к конечной цели.
Однако такая позиция директора как раз устраивала Линь Жаня — ему и нужны были рабочие пчёлы.
В конференц-зале Линь Жань стоял перед экраном, на котором отображалась трёхмерная модель форсуночной головки двигателя F-1.
Инженерная команда, отобранная Шестым институтом, сидела за длинным столом, их блокноты были исписаны плотными заметками.
Руководитель команды, заместитель главного инженера Чжан Сяоцян, сидел во главе стола, сосредоточенно готовясь слушать указания Линь Жаня.
Имя Чжан Сяоцян напомнило Линь Жаню о Чжан Сяопине — такая же должность, похожее имя.
Чжан Сяопин был заместителем главного инженера Второй академии, занимался разработкой криогенных двигателей, получал 120 тысяч юаней в год, потом его переманила компания Blue Arrow Aerospace — платили больше, но сколько именно, неизвестно.
После ухода Чжан Сяопина Вторая академия опубликовала открытое письмо: «Увольнение Чжан Сяопина серьёзно повлияло на разработку и обоснование четырёх типов двигателей», «в некоторой степени может повлиять на обоснование и планирование нашей национальной стратегической программы пилотируемой высадки на Луну».
Это цитаты. Трудно представить, что зарплата в 120 тысяч могла быть такой важной.
Линь Жань не знал, каков уровень Чжан Сяоцяна.
Но уровень можно понять по разговору.
Линь Жань указал на экран:
— Начнём с двигателя F-1.
Форсуночная головка — ключевой компонент, содержит 1428 отверстий для окислителя и 1404 отверстия для топлива, всего 2832 отверстия.
Диаметр каждого отверстия примерно 1 миллиметр, их нужно точно просверлить, чтобы обеспечить равномерное смешивание топлива и окислителя.
Чжан Сяоцян ответил:
— У нас есть эти данные.
В шестидесятых они использовали прецизионные сверлильные станки, но каждое отверстие проверяли и дорабатывали вручную.
Линь Жань кивнул:
— Да, они выдерживали допуск в 0,25 миллиметра, любое отклонение могло вызвать неравномерное горение.
У нас сейчас более совершенное оборудование, можно использовать аналогичные станки и проверять каждое отверстие с помощью крупноформатного измерительного микроскопа.
Чжан Сяоцян дал указание своим инженерам записать:
— Понял. У нас есть станки с ЧПУ, выставим допуски по оригиналу.
Линь Жань продолжил:
— Отлично. Материал форсуночной головки — нержавеющая сталь 304, отверстия имеют медную футеровку для защиты от высокотемпературной эрозии.
Обработка медной футеровки требует электроэрозионной обработки, чтобы обеспечить гладкость внутренней поверхности.
Теперь к самой критической проблеме — нестабильности горения.
Линь Жань переключил на поперечное сечение форсуночной головки:
— В ранних испытаниях F-1 в камере сгорания возникали колебания давления частотой от 4 до 24 килогерц. В 1961 году одно из испытаний даже привело к разрушению двигателя.
NASA решило проблему, приварив 13 медных перегородок с использованием никелевого припоя AMS 4777 в вакуумной печи при 1093°C.
Окончательное решение заключалось в приварке медных перегородок к форсуночной головке, образующих 13 отсеков, включая 2 кольцевые и 12 радиальных перегородок.
Эти перегородки изменили акустические характеристики камеры сгорания, подавив поперечные и тангенциальные колебания.
Чжан Сяоцян уловил суть:
— Как изготавливаются и привариваются перегородки?
Линь Жань ответил:
— Перегородки тоже медные, крепятся к форсуночной головке вакуумной пайкой.
Толщина перегородок — 2 сантиметра, требуется электроэрозионная обработка для гладкой поверхности. Перед пайкой контактные поверхности должны быть свободны от оксидов, целостность швов проверяется рентгеном.
Чжан Сяоцян спросил:
— А камера сгорания? Нам известно, что система регенеративного охлаждения F-1 очень сложная.
Линь Жань переключил на модель камеры сгорания:
— Да, камера сгорания состоит из сотен труб из сплава Inconel-X750, расположенных продольно и спаянных в вакууме.
Топливо RP-1 проходит по этим трубам, охлаждая стенки камеры, затем поступает в форсунки.
Толщина стенок труб — около 5 миллиметров, при пайке нужно точно контролировать температуру, чтобы избежать перегрева материала.
Сплав Inconel-X750 — это никель-хромовый сплав, упрочняемый дисперсионным твердением за счёт добавления алюминия и титана, с высокой стойкостью к ползучести при температурах до 700°C.
Этот сплав часто используется в ядерных реакторах, ракетных двигателях и авиационных конструкциях.
Услышав это, Чжан Сяоцян нахмурился:
— У нас есть опыт пайки, но Inconel-X750 сейчас трудно найти.
Можно заменить другим сплавом?
Дело не в том, что Китай не может производить Inconel-X750, а в том, что ограниченный спрос приводит к ограниченному производству, а для воссоздания требуется большой объём — и обеспечить поставки в короткие сроки будет сложно.
Линь Жань покачал головой:
— Для воссоздания нужно использовать именно Inconel-X750 — его высокотемпературная стойкость и коррозионная стойкость проверены.
Если не найдём, рассмотрим Inconel 718, но потребуются дополнительные испытания, чтобы убедиться в совместимости коэффициентов теплового расширения.
(Семейство сплавов Inconel)
Линь Жань продолжил:
— Теперь о турбонасосе. Насос F-1 должен перекачивать около 7 тонн RP-1 и 7 тонн жидкого кислорода в секунду.
Турбина приводится в действие газогенератором, материал — высокопрочная нержавеющая сталь, рабочие колёса из алюминиевого сплава для снижения веса.
Точность обработки рабочих колёс очень высокая.
Балансировка рабочего колеса должна быть в пределах 1 грамма на миллиметр, иначе на высоких оборотах возникнут вибрации.
В 1960-х мы... то есть NASA использовало ручные балансировочные станки для калибровки каждого колеса. У нас есть современное оборудование, но процесс должен быть одинаковым.
Эта оговорка «мы» не казалась неуместной.
Чжан Сяоцян кивнул:
— Хорошо, профессор Линь, перейдём к следующей теме — двигателю J-2.
В чём особенность конструкции его форсунок?
Линь Жань переключил на модель J-2:
— В J-2 используются коаксиальные форсунки: жидкий водород и жидкий кислород подаются через концентрические трубы — водород снаружи, кислород внутри.
Такая конструкция обеспечивает эффективное смешивание, удельный импульс достигает 428 секунд. В ранней конструкции использовались медные форсунки, но из-за неравномерного нагрева они плавились, что приводило к зелёному выхлопу.
Затем перешли на коаксиальную конструкцию на основе RL10, и проблема была решена.
Чжан Сяоцян спросил:
— А материалы и обработка форсунок?
Линь Жань:
— Корпус форсунок из нержавеющей стали, сопловые насадки из медного сплава.
Отверстий меньше, чем у F-1, но к соосности каждого предъявляются чрезвычайно высокие требования, обработка на прецизионных токарных станках и поштучная проверка.
Чжан Сяоцян:
— Низкие температуры жидкого водорода — это вызов. Как с этим справляется турбонасос?
Линь Жань:
— Топливный турбонасос J-2 работает при -253°C, поэтому для рабочих колёс и корпуса используется Inconel или нержавеющая сталь 316.
Уплотнения — лабиринтного типа, для уменьшения утечек. Система смазки подшипников охлаждается жидким водородом, чтобы избежать замерзания.
Чжан Сяоцян спросил:
— Что касается испытаний, как проверялись F-1 и J-2?
Линь Жань:
— После каждой сборки F-1 проходил статические огневые испытания, продолжительностью, равной времени полёта, около 150 секунд.
Контролировались тяга, давление в камере сгорания, температура и вибрации.
Поскольку J-2 — двигатель верхней ступени, его испытывали в вакуумной камере, моделируя работу в условиях низкого давления на высоте.
Методы испытаний, предложенные Линь Жанем, были стандартными, и Чжан Сяоцян лишь лишний раз убедился, что перед ним действительно знающий человек. Он спросил:
— Контроль качества? Есть ли особые методы проверки?
Линь Жань:
— Каждый компонент проходит неразрушающий контроль.
Форсуночная головка проверяется рентгеном на целостность сварных швов, камера сгорания — ультразвуком на трещины, турбонасос — капиллярным методом на поверхностные дефекты.
После сборки каждого двигателя проводится гидравлическое испытание всей системы.
Чжан Сяоцян:
— Если возникнет нехватка материалов, например Inconel-X750, что нам делать?
Линь Жань:
— Постараться найти максимально близкий заменитель, например Inconel 718, но обязательно провести термодинамические и механические испытания, чтобы убедиться в соответствии с оригинальной конструкцией.
Любое изменение требует дополнительной проверки.
Но в идеале мы должны избежать такой ситуации.
Если проблема в финансировании — я могу выделить деньги.
Главное — запомнить: воссоздание — это не просто копирование чертежей, нужно понимать инженерную логику каждого решения.
Приступим.
В производственном цехе рядами стояли прецизионные сверлильные станки, в воздухе витал запах охлаждающей жидкости.
Линь Жань стоял у одного из станков, инструктируя инженеров.
Полуфабрикат форсуночной головки был закреплён на рабочем столе, поверхность из нержавеющей стали 304 блестела металлическим светом.
Линь Жань взял глубиномер:
— Глубина этого отверстия должна быть точной до 1 миллиметра, отклонение по углу не более 0,1 градуса. Смотрите, здесь крошечная заусеница — нужно зачистить мелкой наждачной бумагой.
— Хорошо, профессор, я буду очень осторожен.
Линь Жань проверил одно отверстие под оптическим микроскопом — на экране было видно, что края гладкие, без дефектов.
Линь Жань одобрительно кивнул:
— Это отверстие прошло проверку. Все 2832 отверстия должны соответствовать этому стандарту.
— Столько отверстий, и каждое должно быть идеальным — работы немерено, — подумал сопровождавший их Чжан Сяоцян.
Один из инженеров спросил:
— Профессор, как обрабатывается медная футеровка?
— Медная футеровка обрабатывается электроэрозионным методом, шероховатость внутренней поверхности Ra 4 микрона, после обработки — ультразвуковая очистка для удаления остаточных частиц, — без колебаний ответил Линь Жань.
Линь Жань проверял ряд отверстий одно за другим и заметил, что у одного из них отклонение по углу составило 0,2 градуса.
Он строго сказал:
— Это отверстие бракованное, нужно пересверлить.
Давление в камере сгорания достигает 70 бар, любое отклонение может вызвать колебания.
Бар — единица давления, 1 бар = 100 кПа.
Инженер кивнул и перенастроил параметры станка.
Линь Жань ещё раз подчеркнул:
— Точность — превыше всего. Никаких компромиссов.
После того как медные перегородки были изготовлены, команда приступила к пайке в вакуумной печи.
Линь Жань контролировал процесс, следя за стабильностью температуры на уровне 1093°C.
— Сразу после пайки — рентгеновский контроль. Любая микротрещина может привести к провалу.
— Поняли, будем проверять каждую деталь.
В кабине управления вакуумной печью инженеры следили за температурными кривыми.
Линь Жань стоял у монитора: 178 труб из Inconel-X750 ровными рядами лежали в печи, припой был нанесён равномерно.
— Скорость нагрева — 5°C в минуту, после достижения 1093°C выдерживаем 30 минут, затем медленное охлаждение. Резкие перепады температур могут деформировать трубы.
— Программа установлена, контроль строгий.
Гудел вакуумный насос, давление в печи снизилось до 10−5 торр.
Торр — тоже единица давления, 1 торр = 133,322 Па.
Линь Жань подумал: «Пайка — это узкое место в производстве F-1. Любая ошибка может свести на нет недели работы».
Через 30 минут началось охлаждение. Дверца печи открылась — стенки камеры сгорания были гладкими, без видимых дефектов.
— Предварительная проверка: трубы расположены равномерно, деформаций нет.
— Хорошо, немедленно провести ультразвуковой контроль для проверки качества швов.
Результаты показали, что швы целые, лишь одна микроскопическая пора. Линь Жань рекомендовал локальную переварку для обеспечения идеального качества.
В лаборатории балансировки заработал ручной балансировочный станок в стиле 1960-х.
Линь Жань лично управлял им, демонстрируя калибровку рабочего колеса.
— Этот станок — реплика оригинальной конструкции. Мы должны воспроизвести процесс калибровки NASA.
Он установил алюминиевое рабочее колесо на станок, запустил вращение — на экране отобразился дисбаланс 3 грамма на миллиметр.
— Нужно просверлить маленькое отверстие в колесе для коррекции. Судя по фазе, сверлить нужно здесь.
Он отметил место, а инженеры Китайской аэрокосмической корпорации попытались выполнить операцию.
— Профессор, как определить глубину сверления?
— Рассчитывается по величине дисбаланса, обычно отверстия глубиной 1 мм достаточно. После сверления — повторить тест.
После трёх корректировок дисбаланс снизился до 0,8 грамма на миллиметр.
— Годно! Каждое колесо нужно калибровать так же.
Находившийся рядом Чжан Сяоцян мысленно поразился:
«Профессор и в этом так хорошо разбирается? Даже с таким старым оборудованием работает так точно».
Когда Чжан Сяоцян получил это задание, он знал, что Линь Жань глубоко разбирается в программе «Аполлон».
Но за месяц совместной работы он понял, что его представления о глубине знаний Линь Жаня были совершенно неверны.
Чжан Сяоцян знал, что Линь Жань учился в Америке и был страстным поклонником программы «Аполлон».
Он думал, что это означает, что Линь Жань нашёл какие-то недоступные другим материалы и знает какие-то технические секреты, неизвестные широкой публике.
И не более того.
Что это позволит избежать некоторых ошибок в разработке.
Но все необходимые испытания, пробы, поиски решений инженерами — всё это неизбежно.
Это было не столько воссоздание, сколько «воссоздание с элементами исследования».
У тебя есть лишь часть карты, и на её основе нужно исследовать дальше.
А исследования — это процесс проб и ошибок. Воссоздание может уменьшить количество ошибок, но не исключить их.
Даже если бы сегодняшняя Америка захотела воссоздать высадку на Луну и заново произвести двигатели F-1, ей пришлось бы провести все те же две с лишним тысячи испытаний на стабильность горения.
На это ушло бы минимум семь-восемь лет.
Плюс все остальные этапы, повторные испытания и верификации.
Загрузка главы...

Комментарии

Загрузка...