戈壁滩的夜色,被总体部办公室彻夜不熄的灯火切割出一片倔强的光明。何雨水金榜题名的喜悦,
如同一点温暖的星火,在何雨柱心底持续散发着光和热,支撑着他以更大的精力投入到新一轮的攻坚战中。
然而,“596”工程仿佛一位严苛的考官,总能在你刚松一口气时,抛出更刁钻的试题。
当前横亘在团队面前的,是一个极其隐蔽且关乎最终效能的关键难题——级间分离动态过程的姿态扰动。
导弹在上升过程中,需要依次抛弃耗尽燃料的助推级,如同火箭蜕皮,轻装前行。
这个过程看似短暂,却蕴含着极大的风险。
在高速飞行中,两个原本紧密连接的质量体骤然分离,会引发剧烈的气流变化和复杂的动力学耦合,产生强大的冲击和力矩,可能导致导弹姿态失控,甚至在空中翻滚解体。
负责分离机构设计的王工程师,指着高速摄影机拍下的地面试验录像,眉头紧锁:
“何主任,问题比我们预想的复杂。一级分离时,爆炸螺栓起爆,推力终止,级间段解锁,这些动作在理论上应该是同步和对称的。
但实际录像显示,由于制造公差、火药燃速的微小差异以及连接件解锁的摩擦力不同,分离动作存在毫秒级的不同步和微小的不对称性。”
屏幕上,慢放的画面清晰地显示,沉重的第一级在脱离的瞬间,并非平稳地、直线地向下坠落,而是产生了一个微小的、旋转的“拧劲儿”,同时,第二级的底部也因不对称的推力残留和气流干扰,出现了一个轻微的横向速度和角速度。
“就是这毫秒级的不同步和微小的不对称,在高速飞行的状态下,会被放大成一个可观的初始扰动。”
王工程师语气沉重,“我们的姿态控制系统虽然强大,但响应需要时间。如果这个初始扰动过大,或者其频率与控制系统的固有频率耦合,就可能引发发散振荡,后果不堪设想。”
何雨柱盯着屏幕上那看似微不足道、实则致命的“拧劲儿”,大脑飞速运转。
这又是一个典型的跨学科耦合问题,涉及结构动力学、流体力学和控制理论。分离过程太短暂,地面试验难以完全模拟高空真实气动环境,而纯粹的理论计算又难以精确刻画那些随机的、非理想的微小不对称。
“我们的控制系统设计,是基于‘理想分离’假设的。”
何雨柱沉吟道,“它没有预设一个如此‘不干净’的初始状态。这就好比一个优秀的短跑运动员,起跑时被人从侧面推了一把,再想调整姿势就难了。”
“是的,主任。”
控制系统的负责人点头,“我们尝试过增大控制系统的增益,让它反应更‘猛’一些,来快速抵消这个扰动。
但增益太大,系统本身就会变得不稳定,容易引发高频颤振,同样危险。”
会议室里陷入了沉默。提高分离机构的加工精度和同步性,是治本之策,但这需要时间和技术积累,远水难救近火。
而单纯优化控制系统,似乎又走进了死胡同。
何雨柱站起身,走到挂着巨大导弹结构图的墙壁前,目光锐利地扫过级间分离那段复杂的结构。
突然,他的目光停留在分离面附近那几个用于导向和定位的“缓冲阻尼器”上。这些阻尼器原本的设计,只是为了吸收分离瞬间的轴向冲击能量。
“也许……我们可以在被动控制上做文章?”
何雨柱若有所思地用手指点了点那几个阻尼器,“既然主动控制系统来不及反应,那我们能不能在分离的‘源头’,就给这个不期望的扰动戴上一副‘镣铐’?”
“您的意思是?”王工程师疑惑地问。
“修改缓冲阻尼器的设计!”何雨柱眼中光芒大盛,“把它们从单纯的轴向缓冲器,改造成多向、非线性阻尼器!不仅要吸收轴向冲击,更要具备抑制横向速度和角速度的能力!”
他拿起粉笔,在黑板上画起了示意图:“我们可以设计一种特殊的、带有预紧力和非线性刚度特性的橡胶-金属复合阻尼元件。
当分离产生微小的横向位移或角位移时,这些阻尼元件会立刻提供强大的、与位移量成非线性关系的恢复力,就像一双无形的大手,在扰动刚刚萌芽的瞬间,就把它‘摁住’!
将它的大部分能量消耗在局部,不让它传递到整个弹体上,去挑战我们姿态控制系统的响应极限!”
这个思路极其巧妙!它不追求分离过程的绝对“理想化”,而是承认并接受现实中必然存在的“不完美”,然后针对这种“不完美”可能引发的后果,在物理层面进行“局部镇压”,为主动控制系统争取宝贵的稳定时间窗口。
“非线性阻尼……局部能量耗散……”王工程师喃喃自语,随即猛地一拍脑袋,“对啊!把这捣乱的‘小鬼’按住,不让它去惊动控制的‘大神’!何主任,这思路绝了!”
“但是,这种非线性阻尼器的设计和参数确定,非常困难。”
结构工程师提出了挑战,“阻尼系数、预紧力、非线性曲线的形状,如何匹配不同的扰动模式和强度?”
“这就需要我们进行大量的地面模拟试验和精细的动力学仿真。”
何雨柱斩钉截铁,“总体部牵头,成立联合攻关组!
王工,你负责带人,根据我们预估的扰动范围和频率,设计出几种不同参数的非线性阻尼器方案!
控制组,你们需要建立更精细的、包含分离扰动和新型阻尼器的全弹道动力学模型,进行闭环仿真,找出最优的阻尼参数匹配!”
命令一下,整个团队再次高速运转起来。戈壁滩上,专门用于模拟级间分离的试验台被搭建起来,各种不同设计方案的非线性阻尼器被加工出来,进行一次又一次的爆炸分离试验。
高速摄影机、加速度传感器、力矩测量仪记录着海量的数据。
何雨柱几乎泡在了试验场和计算室。他亲自分析每一次试验的数据,观察阻尼器在不同扰动下的响应情况,与团队成员一起调整设计方案,优化参数。
戈壁的风沙吹糙了他的皮肤,熬夜计算让他的眼中布满血丝,但他眼神中的专注和坚定,却从未改变。
经过数十个方案的迭代和上百次试验,最优的非线性阻尼器设计方案终于被确定下来。新的阻尼器被安装到改进后的级间分离段上。
最后一次全尺寸、模拟真实飞行环境的高空投放试验的日子到了。试验场的气氛凝重得能拧出水来。所有人都知道,这是验证他们一个多月来心血的关键一役。
投放指令下达!
沉重的试验弹体从高空运载平台上坠落,达到预定速度后,级间分离爆炸螺栓准时起爆!
“轰——”低沉的爆炸声传来。
透过高速望远镜和遥测数据屏幕,人们紧张地注视着。
分离!一级助推器带着那微不可查的、熟悉的“拧劲儿”向下坠落,但几乎是同时,级间段那新型非线性阻尼器发挥了作用,肉眼可见地,第二级箭体只是轻微地、缓慢地晃动了一下,那原本可能引发灾难的初始横向速度和角速度,被极大地抑制住了!姿态控制系统几乎没有任何过激反应,平稳地接过了控制权,引导着第二级继续沿着预定弹道加速飞行!
“成功了!扰动被压制住了!”不知是谁先喊了出来,试验场上瞬间爆发出震耳欲聋的欢呼声!
王工程师激动地抱住了何雨柱,控制组的技术员们更是兴奋得把帽子抛向了天空!
何雨柱长长地舒了一口气,紧握的拳头缓缓松开,手心里全是汗。
他看着屏幕上那条稳定飞行的弹道曲线,脸上露出了疲惫却无比欣慰的笑容。又一道雄关,被他们用智慧和汗水踏平了!
就在这时,秘书再次匆匆跑来,这一次,他的脸色有些发白,声音也带着一丝不易察觉的紧张,凑到何雨柱耳边低语:
“何主任,基地指挥部紧急通知,让您立刻去一趟!是……是关于您爱人韩菡同志的消息,京城来的加急电报,她……她突然早产了,情况似乎有些危急!”
何雨柱脸上的笑容瞬间凝固,大脑“嗡”的一声,仿佛被重锤击中。早产?危急?
刚刚因为技术难题攻克而带来的所有喜悦,瞬间被这突如其来的噩耗冲刷得干干净净,只剩下冰冷的恐惧和揪心的担忧。
他甚至来不及跟欢呼的同事们解释,猛地转过身,朝着指挥部方向,发足狂奔而去。戈壁的风沙打在他脸上,却丝毫感觉不到疼痛,心中只有一个念头在疯狂叫嚣:小菡,孩子,你们千万不能有事!
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