(有些篇章是为了引出新科技,实在是跳不开。毕竟嘛,显性需求推动科技进步,科技进步创造新需求,两者互为因果,循环演进。)
不知过了多久,郝仁再次给出自己的方案:“如果用铝合金机箱,表面做阳极氧化处理,既绝缘又耐腐蚀,重量八公斤。”
“八公斤虽然不轻,但比用散热风扇的方案更可靠。而且铝合金机箱可以用作散热器,把内部的热量传导到外壳上,再由外部空气带走。一百八十瓦的发热量,在零风速下,铝合金机箱的温升大约是十五到二十度。飞行状态下,外部气流会带走更多的热量,温升更低。”
钱院长在心底估算了一下。
铝合金的导热系数两百,机箱表面积约零点五平方米,壁厚两毫米,热阻很小。内部的热量可以快速传导到整个机箱表面,然后通过对流和辐射散出去。
在零风速下,自然对流的换热系数大约是五到十瓦每平方米开尔文,零点五平方米的表面积,每开尔文温差可以散走二点五到五瓦的热量。
要散走一百八十瓦,需要三十六到七十二度的温差。
加上辐射散热,总温差大约三十到四十度。
也就是说,机箱表面温度会比环境温度高三十到四十度,内部温度比表面高几度,环境温度三十度时机箱内部温度约六十五到七十度。
“七十度。”他说,“还是偏高。”
“能不能把功耗降下来?”
“很难。”
“差多少?”
“运算器和控制器一共用了三百二十片,每片功耗零点三瓦,光芯片就九十六瓦。内存用了一百二十八片,每片零点二瓦,二十五瓦。加上电阻、电容、驱动电路、电源转换损耗,总功耗一百八十瓦。”
“如果换一种电路设计,用更少的芯片呢?”
“已经是最小化了。”钱院长揉了揉发胀的太阳穴,“它的指令集是精简过的,只有十六条指令,比美国的IBM 704少了一半。运算器只有八位字长,没有浮点运算,所有浮点计算都用软件模拟。再精简下去,计算机的功能就不够用了。”
郝仁靠在椅背上,仰头看着天花板。
办公室里的座钟滴答滴答地走着,一秒一秒地切割着时间。窗外的槐花在晨风中微微摆动,甜丝丝的香气透过窗缝飘进来,终究是五月槐花香了。
“做成半密封怎么样?”郝仁说道。
钱院长有些意外:“半密封?”
“不做全密封,做半密封。机箱用铝合金,外壳开散热槽,但不用风扇,靠空气自然对流。进风口和出风口做成迷宫式的,里面加一层防尘棉。灰尘和水分会被防尘棉挡住,大部分进不去。防尘棉每飞行五十小时更换一次,作为一个维护项目。”
“防尘棉会增加风阻,降低散热效率。”
“增加不了多少。我们化工厂的电机控制柜就是用这个办法,在满是煤灰的环境里用了三年,里面干干净净的。”
钱院长沉吟了片刻。
他站起身,走到窗前,推开半扇窗户。
晨风涌入,花香愈浓。
“好。”他转过身,“机箱用铝合金,迷宫式进出风口,加防尘棉。回去你们化工集团给做个样机箱,我们做热平衡实验。如果内部温度能控制在六十度以下,这个方案就通过。”
郝仁点点头:“行,那就这么办。”
钱院长重新坐下,抬起手腕看了眼时间——八点二十三分。时间过得很快,但他们的进展也很顺利。旋翼减重、计算机减重与散热,两个问题都有了初步的方案。
眼下只剩下第三个,也是他认为最复杂的一个。
“第三个问题,线缆。”他说,“五公里的线缆,要同时传输控制信号、遥测数据。我们现在面临三个矛盾:重量、带宽、抗干扰。”
他从图纸堆最下面抽出一张折叠的纸,展开。
那是一张线缆系统的总体设计图,上面画着一个线盘、一个收放机构、一根五公里长的线缆,以及地面站和飞机两端的信号处理设备。
“先看重量。”他用木尺点着线缆的截面图,“我们需要的线缆是四芯屏蔽双绞线,每根芯线直径零点五毫米,绝缘层厚度零点三毫米,四根芯线绞合后加铝箔屏蔽和铜丝编织屏蔽,最外面是一层聚四氟乙烯护套。总直径约二点五毫米,每公里重量约四公斤,五公里二十公斤。”
出乎意料的是,他话音刚一落地,郝仁立刻笑了起来。
“钱院长,这个容易。”
“你们有现成的解决方案?”
“有,漆包线。”
“绕制电机的漆包线?它不具备屏蔽效果。”
“我们可以在漆包线的油性漆里加入膨胀石墨,使其具备一定的导电性,从而起到电磁屏蔽的作用。”
石墨,尤其是鳞片石墨具有独特的层状晶体结构。(23年出口管制)
1841年,当德国科学家Schaufautl将石墨浸泡在浓硫酸酸与浓硝酸的混合物中时,酸分子像楔子一样插入了石墨层与层之间的缝隙,形成了一个新的化学相,即‘石墨层间化合物’。(备注:氧化石墨烯也是根据此理论制备生产。)
这种可膨胀石墨一旦被加热到适当温度,插层物会瞬间迅速分解,产生大量气体。通过气体的推力使石墨层像纸牌屋一样向外推开,石墨晶粒便沿着垂直方向急剧膨胀,体积瞬间增大几十倍到几百倍,形成了一种松软多孔的“蠕虫状”物质,即膨胀石墨。
“会不会引起短路?”钱院长问道。
郝仁快速地在笔记本上画出一个剖面,递到钱院长面前:“漆包线走三道漆,前两道是绝缘漆,最后一道是掺杂了膨胀石墨的电磁屏蔽漆。”
“嗯,听起来可行。”钱院长点点头。
郝仁收回笔记本,坐直了身子:“至于使用寿命,暂且不考虑。漆包线的制造成本较低,可以列为消耗品。另外,光纤实验室那边也有了不小的突破,未来可以替换漆包线使用。”
“好,那就这么定了。”钱院长捧起了茶杯。从进门到现在,还不到一个小时,但已经解决了三个问题——他很满意这个效率。
郝仁起身,把笔记本塞进公文包里:“钱院长,我回去以后,会立刻组织技术人员制作样品,大概一个星期后出结果。如果方案可行,就进入小样生产阶段。”
“一个星期太长。”钱院长摇摇头,“五天,五月十一号之前给我答复。我们的时间表很紧——六月底要完成样机组装,七月底要进行第一次系留试飞。任何一个环节延误,都会影响整个计划。”