学霸的军工科研系统 第1495章 霍尔效应

“第一轮测试开始，来流马赫数1.5、迎角 5°、磁相互作用数0.29、持续100毫秒……”

“……”

常浩南的目光紧盯着主屏幕上跳动的数据流，声音通过扩音器传遍整个风洞实验室。

随着指令下达，风洞外部传来低沉的轰鸣，如同远方滚动的雷声，压缩空气以突破音障的速度通过测试段，在监控画面上形成一片依稀可见的乳白色湍流。

凌霄-1改修长的银色躯体在高速气流中发出微弱的高频震颤，表面覆盖的蜂巢状强化陶瓷隔热瓦在强光照射下泛着冷冽的金属光泽。

“来流速度稳定，M1.52，总温530K，来流压力5.2kPa。”

李敏快速报出读数，声音因紧张而略微发颤。

在她面前的几块显示屏上，实时显示着从近百个传感器传回的数据流，这位年轻的女工程师手指在键盘上飞舞，不断调整着显示在前方大屏幕上的采集参数，额前的碎发已经被汗水浸湿。

与此同时，控制室内十几双眼睛同时聚焦在最前面。

第一组数据很快出现：气体电导率3.57mho/m，出口压力2.52Mpa，温度620K……

这些数字依序显示在巨大的液晶屏幕上，被自动记录进实验数据库的同时，也由专人在控制室后方的物理记录板上被同步更新——这是常浩南坚持保留的习惯，他认为物理介质，比如白板和纸质书籍在需要激发灵感的时候比电子设备更加有效。

“没有检测到电势差。”

负责监控电极的工程师王睿略显失望地报告，他推了推鼻梁上的眼镜，再次确认了示波器上的平坦波形。

“意料之中。”刑牧春拍了拍他的肩膀以示安心：“这个速度下电离程度太低了，连电离种子都还没完全活化。”

常浩南也跟着补充道：“而且，电导率数据比我们的预估要好，是个不错的征兆。”

说话过程中，目光全程没有离开屏幕。

他注意到进气道第三斜面上的压力分布与数值模拟结果高度吻合，这说明新设计的激波控制系统工作正常：“备份数据，准备第二轮测试，马赫数3.0。”

他下达指令的声音平静，仿佛早已预见到了刚才的结果。

风洞第二次启动，而这次点火之后，明显能感觉到轰鸣声变得更强，似乎气体管路都连带着开始微微震动。

主屏幕上，应力曲线开始爬升，但仍在安全范围内。

在监控画面中，可以清晰看到进气道前缘产生的弓形激波，像一道透明的屏障将超音速气流分割开来。

只不过，相比之前，如今的发动机表面还蒙上了一层若隐若现的辉光。

“气体电导率9.85mho/m。”

这个数字比理论预测高出了12%，已经非常接近产生可测量的霍尔电流了。

“燃烧室参数？”常浩南问道，同时示意操作员放大燃烧室内部的实时红外图像。

“出口压力2.83M[a，温度920K。”李敏迅速回答，她的眼睛在多个显示屏之间快速切换，“还是没检测到发电，但等离子体发光强度增加了。”说指着屏幕上燃烧室内部隐约可见的淡紫色光晕。

刑牧春走到常浩南身边：“电导率增长曲线比我们预想中要好，看来新设计的电离种子雾化系统确实有效。”

常浩南轻轻点头，目光扫过结构应力监测数据。

凌霄-1改只是个用于临时测试的技术验证机，因此并未对原本凌霄-1的结构进行大面积修改，只是单纯外接了两个与MHD有关的结构。

将近20：1的长径比，外面还只有一个安装架提供支撑，难免会影响到结构强度。

好在冗余度留得够高，所有数值都还处在绿色的安全区间内。

“准备第三轮，马赫数4.5。”他转向整个团队，“这次我们要重点关注电极间的电势差和电流波形，采样率提高到1kHz。”

每秒1000次采样说起来好像非常密集，但考虑到整个测试过程只有0.1秒，相当于不过100个数据点而已。

在特定角度的光照下，可以看到凌霄-1改的机体表面泛出细微的波纹状变形——这是压电作动器正在主动抑制结构振动。

“激波位置稳定，进气道工作正常。”李敏紧盯着屏幕，尽量压制着提高嗓音的本能，“气体电导率21.57 mho/m，已经达到理论预测的MHD启动阈值！”

控制室内突然安静下来，所有人都屏住了呼吸。

0.1秒的测试不过一眨眼的时间就能完成，但后续的数据采集与分析过程却还需要一段时间。

漫长的几秒钟过去，在数据采集系统的主界面上，代表电极间电势差的曲线却仍然是一条平直的绿线。

只有眼力非常突出的人才能发现，基线附近已经开始出现微小的毛刺。

李敏觉得自己握住鼠标的右手已经开始冒汗。

“常院士，要不要等这次测试之后安排一次检查？”

这个问题毫无征兆，以至于有点像是在转移自己的注意力：

“我是说，会不会是主动振动抑制系统对结果产生了影响？”

结果就在这时，一个新的绿色指示灯突然亮起，伴随着清脆的嘀嘀声。

“电极两端检测到电势差！”王睿几乎从座位上跳起来，眼镜因为剧烈动作而滑到鼻尖，又在下一个瞬间被推了回去，“±150V！感应电流12.5A。”

他的声音有些变形，好在仍然维持着清晰。

控制室内爆发出被刻意压低的欢呼，但常浩南很快抬手示意大家安静：

“焓提取率和发电效率？”

李敏早就把自己刚才的提问抛之脑后，飞快地计算之后回答道：

“0.08%和11.6%。”她的眼睛发亮，“虽然不高，但证明了原理可行！”

随后又调出能量平衡图表，“看这个，MHD通道吸收了约0.3%的来流动能，这部分能量损失反而使进气道激波系更加稳定了。”

她没有再说更多，但很明显，这个结果跟之前常浩南的设计高度吻合。

“继续测试，马赫数6.0。”后者停顿了一下，“不过在那之前，先给支撑架做个全面检查，特别是前缘固定点。”

接下来的几个小时里，团队一鼓作气完成了马赫数6.0、7.5、9.0和10.5的四组测试。

随着速度的提升，风洞轰鸣声越来越像野兽的咆哮，控制室内的温度也因设备满负荷运转而逐渐升高。

技术人员不得不打开备用空调，但冷气很快就被电子设备散发的热量抵消。

“马赫数6.0，气体电导率58.34 mho/m……焓提取率0.31%，发电效率14.2%……”显示屏上，代表等离子体密度的等高线图已经变成了鲜艳的红色。

“马赫数7.5，气体电导率89.72 mho/m……焓提取率0.53%，发电效率15.7%……”这次是刑牧春在报数据，他站在李敏身后，手里拿着一杯已经凉了的浓茶，“发电通道推力达到147N，开始对整体气动特性产生可测量的影响。”

所有人都喜上眉梢，似乎已经做好了迎接最后成功的准备。

然而，所有人都没能料到的异变发生——

当测试来到马赫数9.0时，情况开始变得奇怪。

“气体电导率147.65 mho/m，但是……”李敏皱起眉头，她反复核对着数据，“焓提取率0.55%，发电效率14.9%……这不大对劲，电导率接近翻倍，但发电功率只增加了不到5%。”

刑牧春立即察觉异常：“发电效率开始下降了？”

他快步走到主控台前，调出前几次测试的数据对比图：“看这个趋势，超过M7.5后，效率增长就开始放缓。”

常浩南的目光在几组数据间快速切换，他注意到了一些更细微的变化，只是仅靠一组数据无法总结成规律。

他转向操作员，“继续，马赫数10.5，但密切监控相关安全参数，随时准备中止测试。”

最高速度测试的结果更加令人不解。

在监控画面上，可以看到“凌霄-1改”表面有几处隔热瓦开始脱落，在高速气流中瞬间化为无数闪亮的碎片。

“气体电导率飙升至215.43 mho/m，但发电功率几乎停滞不前。”李敏的声音中充满困惑，“……焓提取率0.57%，还在保持升高，但发电效率骤降到了12.3%。”

刑牧春摇头，调出不同截面的电流密度分布图：“电导率差不多是呈指数增长，但发电功率却停滞了……肯定有什么我们没考虑到的重要因素在起作用。”

常浩南沉思片刻，他的目光在结构监测数据和性能曲线之间来回移动：“先做几组中间速度的测试，马赫数8.0、8.5、9.5和10.0。”他转向团队，“我们需要更精确地定位这个效率下降的拐点。”

随着更多数据的积累，异常趋势越发明显。当马赫数超过8.5后，尽管气体电导率持续飙升，但发电效率和推力都开始缓慢下降。最令人费解的是，这种下降并非线性，而是在某个狭窄的速度区间内突然发生。

“见鬼，这完全不符合理论模型。”王睿抓着自己已经乱成鸟窝的头发，“按照计算，MHD发电功率应该与电导率和速度平方成正比才对。”

这位年轻工程师自从加入力学所之后就跟着常浩南和姜宗霖一起工作，一路顺风的同时也少了很多科研过程中所必须的失败磨炼。

“我有个想法。”刑牧春突然用手指敲了下桌子，“凌霄-1的直径太小了，只有0.5米。在这样的尺度下，除了轴向以外，径向的端部效应也会变得非常明显。”

说话间，他起身来到那块白板旁边，在上面画了一个简单的示意图：

“可能会产生半回路的返回路径电流，从而干扰到MHD发电机的工作。”

在第一个人提出设想之后，众人的思考便有了方向。

“理论上说得通。”常浩南最先给出反馈，“但定量层面还差点意思……”

随后，又是一阵沉默。

几分钟后，他终于再一次有所行动——

调出测试日志，并在电脑上快速绘制出了MHD发电机流道纵截面上的电场线分布图。

当图像显示在大屏幕上时，所有人都看清楚了：

电流线明显向下游偏转并向中心收缩，形成一种螺旋状的扭曲模式。

“霍尔效应！”李敏率先捕捉到其中的关键。

“没错。”常浩南缓步来到屏幕前，指着那些扭曲的场线，“而且掺杂了端部效应造成的返回路径电流影响。”

紧接着，他用激光笔在屏幕上划出一道轨迹：

“看这里，电流线在靠近壁面处发生偏转，这不仅会让有效发电区域减小，还会导致等离子体在通道内形成旋转流动，进一步降低发电效率。”