第两百三十九章 震撼！（2/2）
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李保良一愣，点点头：“对，牛顿第二定律，后坐力等于弹丸质量乘以加速度，我们按单管算，每发弹丸质量0.55公斤，初速1050米每秒，加速时间按炮管长度除以平均速度估算，算下来单管后坐力……”
高育材摆摆手，打断他：“那是简化公式，实际的后坐力，还要考虑火药燃气的动量。”
他走上前，拿起粉笔，在黑板上画起来：“你们看，发射时，弹丸向前飞，火药燃气也从炮口喷出。”
“燃气也有质量，也有速度，喷出来的时候会给炮管一个向前的推力，这个力叫‘燃气反冲力’，方向和后坐力相反，能抵消一部分后坐力。”
他在黑板上写下几个字母，一边写一边说：
“实际后坐力公式应该是F=(_e*v_e+_g*v_g)/t，其中_e是弹丸质量，v_e是初速，_g是燃气质量，v_g是燃气平均喷出速度，t是弹丸在炮管内的加速时间。”
他转过身，看着李保良：“你们算的时候，把这个_g*v_g忽略了吗？”
李保良张了张嘴，说不出话来。他低头看了看手里的图纸，又抬头看了看黑板上的公式，脸上慢慢露出一种“我怎么没想到”的表情。
康辉在旁边反应快，连忙问：“高老师，您的意思是……我们算大了？”
高育材点点头，自顾自地说着：“不排除有这个可能，但是具体大多少，要看炮管长度，装药量，弹丸初速，你们把参数给我，我帮你们算算。”
康辉连忙从桌上翻出一份文件，递给高育材。
那是一份技术规格书，封面印着“金盾-2000B”的字样，右上角标注着“内部资料注意保管”。
高育材接过来，翻开，看了看上面的数据。
口径：30毫米
管长：70倍径（即2100毫米）
弹丸质量：0.55公斤
初速：1050米/秒
装药量：0.25公斤
发射药类型：双基扁球药
峰值膛压：350兆帕
他眯着眼，心算起来。
嘴里念念有词：“弹丸动能0.55乘以1050平方除以2，约303千焦，装药能量0.25公斤，火药能量按每公斤4兆焦算，总能量1兆焦。”
“燃气质量，装药的60%变成燃气，约0.15公斤，燃气平均速度……按弹丸速度的1.5倍估算……约1575米每秒……”
听着高育才嘴里念念有词，康辉和李保良面面相觑，不敢打扰。
秦怀民站在旁边，看着老高这副模样，嘴角浮起一丝笑意。
他知道，老高这是来劲了。
当年在大学，老高给人讲题的时候就是这副模样。
眯着眼，嘴里念念有词，完全沉浸在自己的世界里。
高育材算了一会儿，抬起头，说：“你们原来的后坐力，算的是多少？”
李保良连忙说：“单管65千牛，七管齐射的话，峰值后坐力按线性叠加算，大概455千牛。”
高育材摇摇头：“大了，算上燃气动量，实际单管后坐力应该在58千牛左右，小了10%以上，七管齐射的话，因为有相位差，实际峰值不会到7倍，按6倍估算，大概350千牛左右。”
李保良瞪大了眼睛：“350千牛？高老师，您……您就这么心算出来了？不用计算器？”
高育材笑了笑：“搞了一辈子机械，这些东西心里有数，你拿计算器验算一遍，应该差不了多少。”
李保良连忙从桌上抓起一个计算器，噼里啪啦按起来。
按了一会儿，他抬起头，脸上带着难以置信的表情：“高老师，您算得对……58.3千牛……您怎么做到的？”
高育材没接这个话，而是指着黑板上另一处：“还有这里，缓冲机构的设计，你们用的还是老思路，液压缓冲，弹簧复位。这种结构简单可靠，但效率低，体积大，用在空间紧张的陆基版上不合适。”
康辉连忙问：“那高老师有什么好办法？”
高育材想了想，说：“可以考虑用多级缓冲。”
他拿起粉笔，在黑板上画起来：“第一级，炮管后坐时，先通过一个长行程液压缸吸收大部分能量，液压缸行程可以做到200毫米左右，工作压力20兆帕，能吸收60%以上的后坐能量。”
他一边画一边说：“第二级，液压缸压缩到一定程度后，再通过一个弹簧组进一步吸收能量。”
“弹簧组可以用碟形弹簧，体积小，吸能大，第三级，弹簧组压缩到底后，还有一个橡胶缓冲垫做最后一道防线。这样，后坐力能分散到更长的时间上，峰值会低很多。”
李保良盯着黑板上的图，眼睛慢慢亮起来：“高老师，这个思路好！三级缓冲，逐级吸收，峰值能降多少？”
高育材估算了一下：“按你们原来的65千牛算，改完之后，峰值能降到45千牛左右，降幅30%以上。”
他顿了顿，又说：“还有一个思路，是在炮口加装制退器，制退器可以改变燃气喷出的方向，产生一个向前的推力，抵消一部分后坐力。”
“好的制退器，能减少30%以上的后坐力。两个措施加起来，后坐力能降到原来的50%以下。”
李保良听得眼睛发亮，连忙拿起笔，在黑板上画起来。
高育材就在旁边指点着：“这里，制退器的挡板角度，要按燃气流速计算，一般取45度到60度之间。”
“太大效率低，燃气憋在里头出不去，太小结构强度不够，容易打坏，还有，制退器的排气孔要开在侧面，不能让燃气喷到地上，不然会扬尘，暴露阵地。”
李保良一边画一边点头，嘴里念叨着：“对对对……45度……侧向排气……”
画了一会儿，他忽然停下笔，盯着黑板上的图，沉默了足足五秒钟。
然后他猛地一拍桌子，声音大得把康辉吓了一跳。
“对对对！就是这样！就是这样！”
李保良几乎是喊出来的，脸上满是兴奋，“高老师，您这么一改，后坐力至少能降20%，加上制退器，降到40%都有可能！而且制退器本身不增加多少重量，不影响运输！太好了！太好了！”
他转过身，一把抓住高育材的手，用力晃着：“高老师，谢谢您！您这简单的一番话，减少了我们不亚于两三个月的时间啊！”
“我们卡在这个问题上快两周了，怎么算都过不去，您一来就给点透了！真是太感谢了！”
高育材被他晃得有些吃不消，笑着说：“别客气别客气，我就是随口一说。”
康辉在旁边看着，也反应过来，连忙上前，握住高育材的另一只手：
“高老师，太感谢了！您这一来，就帮我们解决了大问题！您不知道，林所长昨天还问进度，我说还在优化，他那个眼神……唉，压力大啊。”
高育材摆摆手，笑着说：“不算什么大问题，搞机械的，这些是基本功。你们年轻人肯钻研，多想想也能想出来。”
他顿了顿，目光又落回黑板上，问：“这个项目，是做什么用的？为什么要搞这么大口径的自动炮？七管30毫米，5000发每分钟，这个火力密度可不小。”
康辉连忙说：“高老师，您坐下，我给您详细汇报。”
他招呼两人坐下，又倒了茶，然后开始讲起来。
“金盾项目，全称是‘金盾-2000型自动防卫炮系统’。”
康辉开口了，声音里带着一股热情，“立项背景，是这两年咱们海军和陆军提出的需求。”
他喝了口茶，继续说：“海军那边，这几年压力很大。反舰导弹发展太快，速度快，机动性强，末端突防速度能到2马赫以上。”
“现有的舰炮，比如76式37毫米炮，人工操炮，反应慢，根本打不了。一旦被导弹盯上，基本就是等死。所以他们急需一种自动化的近防炮，作为舰艇的最后一道防线。”
“陆军那边，情况也类似，野战防空，以前靠的是牵引式高炮，需要人工操炮，反应慢，精度差。”
“现在敌人都是武装直升机，无人机，空地导弹，你炮还没架好，人家的导弹就过来了。”
“所以他们也需要一种能伴随装甲部队机动的自行高炮，反应快，火力猛，能跟得上坦克的节奏。”
康辉又喝了口茶，继续说：“所以咱们这个项目，就定了两个方向，一个是海基型，给舰艇用，可以做得大一些，重一些，性能指标尽可能拉高。”
“设计指标是7管30毫米，射速5000发/分钟，反应时间8秒以内，有效拦截距离2000到3000米，对导弹目标2000米，对飞机3000米。”
“另一个是陆基型，要和履带式底盘结合，伴随装甲部队机动，这个就难了。”
“要轻，战斗全重不能超过25吨；要小，高度不能超过3.5米，宽度不能超过3.2米，但火力不能弱，也要30毫米口径，射速不能低于4500发/分钟，反应时间还不能超过10秒。”
“而且陆基版要考虑越野机动，悬挂系统本来就吃重，再加上后坐力……”
他叹了口气，指了指黑板：“今天正在讨论的就是这个，怎么在保证火力的前提下，把后坐力降下来，把精度提上去。”
高育材点点头，沉默了几秒，然后说：“我刚才说的那些，能解决一部分问题，但还不够。”
“高老师，您的意思是还有方法？”李保良眼前一亮。
他站起身，走到黑板前，拿起粉笔，开始画起来。
“你们看，这是炮塔，这是底盘。后坐力的问题，除了缓冲和制退，还有一个思路，把炮塔和底盘的连接方式改一下。”
他一边画一边说：“传统的炮塔，是直接固定在底盘上的，开炮时，后坐力直接传到底盘上，整个车都会晃。精度能好吗？”
康辉和李保良对视一眼，都摇摇头。
高育材继续说：“能不能把炮塔做成‘浮动式’？
通俗一点来说，就是炮塔和底盘之间加一层浮动机构，开炮时，炮塔可以在一定范围内前后滑动，用滑动来吸收后坐力。
“这样，传到底盘上的力就小多了。”
他在黑板上画出一个示意图，炮塔上，像坐在轨道上的火车。
李保良看着那张图，马上反应过来：
“高老师，这个思路好！这样后坐力就能被浮动机构吸收，不会直接传到车体上！而且浮动机构本身不占太多空间，可以塞在炮塔底座里！”
高育材点点头，又画起来：“还有，火炮的精度问题，你们用的是七管，射击时后坐力是单管的七倍，但七管的振动会互相干扰，有的往上跳，有的往下压，有的左右摆，互相影响，影响精度。这个怎么解决？”
康辉说：“我们考虑过，把七管的发射时间错开，交替射击，比如按顺序1-3-5-7-2-4-6这样打，这样瞬间后坐力能小一些，但射速就下来了，达不到4500发的指标。”
高育材摇摇头：“射速不能降。降了射速，火力密度就不够，打不了导弹。反舰导弹末端速度2马赫，一秒飞600多米，你射速不够，弹幕就织不密。”
他想了想，说：“可以在炮管上加稳定装置，比如在七管之间加一个同步机构，让它们振动的时候保持同步。”
“同步了，干扰就变成叠加，反而能提高精度。这个原理和发动机平衡轴类似。”
李保良一拍大腿：“对！这个思路对！七管同步振动，振幅叠加，但相位一致，对射击方向的影响反而可以抵消一部分！高老师，您这个想法太妙了！”
高育材点点头，又在黑板上画起来。他画得很快，线条流畅，尺寸标注清晰，一看就是老机械师的功底。
一边画一边说：“还有，供弹机构。你们现在用的是弹链供弹，这个可靠，但卡弹的几率还是存在，尤其是高射速下，弹链容易被拉断。”
“可以考虑改成无链供弹，弹药用弹箱装好，直接推进输弹机，没有弹链，就不会卡链。”
他画出一个弹箱的示意图：“弹箱容量，海基型空间大，可以做10000发以上，陆基型空间小，5000发也够了。”
“打完了，直接换弹箱，比换弹链快得多，换弹链要重新穿链，至少几分钟，换弹箱，两个人抬上去，一分钟搞定。”
他继续画：“供弹路线也要优化，从弹箱到输弹机，路径要短，弯头要少，避免卡弹。输弹机可以用链轮式，每分钟输弹5000发，可靠性要高。”
画完供弹机构，他又指着炮塔顶部：“还有火控系统，你们刚才说，火控是大闭环雷达修正？”
康辉点点头：“对。这个是借鉴了国外‘密集阵’的技术思路，搜索雷达发现目标，跟踪雷达锁定目标，同时雷达也在跟踪自己打出去的炮弹。”
“观测炮弹的飞行轨迹，和目标轨迹比对，算出偏差，实时修正下一发的瞄准点。”
高育材问：“这个原理我懂，具体怎么实现？”
康辉说：“咱们用的是Ku波段跟踪雷达，波束窄，精度高。雷达既能跟踪目标，也能跟踪炮弹，炮弹打出去后，雷达回波里能分辨出炮弹的信号，通过多普勒测速和测角，算出炮弹的实时位置。火控计算机把炮弹轨迹和目标轨迹放在一起算，得出脱靶量，然后修正火炮指向。”
他顿了顿，继续说：“这个闭环修正的频率很高，每秒几十次。所以只要雷达跟得上，火炮的精度就能一直保持。资料说，‘密集阵’的闭环火控能把系统偏差从5毫弧降到1毫弧以下。”
高育材眯着眼，在心里换算着：“1毫弧……1000米距离上，弹着点偏差1米？”
康辉点点头：“对。2000米距离上，偏差2米，30毫米炮弹的杀伤半径大概1.5米左右，加上破片，2米偏差还能覆盖。所以咱们的拦截距离定在2000到3000米——2000米以内命中率高，3000米是上限，再远就不好说了。”
高育材若有所思地点点头，又问：“雷达抗干扰能力呢？如果敌人释放电子干扰，或者用诱饵弹，怎么办？”
康辉说：“咱们配了光电跟踪系统作为备份，电视摄像机和红外热像仪。雷达受干扰时，自动切换到光电跟踪。光电跟踪精度比雷达低一点，但抗干扰能力强。而且咱们的火控系统可以雷达和光电双模工作，互相校验。”
高育材听完，沉默了几秒，然后说：“这个火控思路是对的，但是有一个问题，雷达跟踪炮弹，炮弹那么小，怎么能够精确确认呢？”
康辉眼睛一亮，知道问到点子上了：“高老师懂行！这个问题我们确实遇到过，解决方法是用专用炮弹，弹底装一个小的雷达反射器，增强回波。”
“咱们现在用的30毫米脱壳穿甲弹，弹托分离后，弹芯尾部有一个凹腔，正好当反射器用，能提高信噪比3到5分贝。”
高育材点点头，明白过来。
他画完最后一笔，放下粉笔，看着黑板上的图，满意地点点头：“大概就这些，你们再细化细化，计算一下具体参数，应该能行。”
黑板上，一幅完整的金盾-2000B自动防卫炮结构图呈现在眼前。
七根炮管并排，炮塔方方正正，底部是浮动机构，四根滑轨，两个液压缓冲器，一组碟形弹簧。炮口装着制退器，侧面开孔。
炮塔侧面是无链供弹箱，标注着“5000发”，炮塔顶部是雷达天线，
康辉和李保良站在黑板前，看着那张图，半天说不出话来。
李保良看得入了迷，嘴里喃喃着：“对对对……浮动机构……同步装置……无链供弹……高老师，您这个设计，太妙了！我们想了好几个月的方案，您半天就画出来了！”
康辉转过头，看着高育材，眼神里满是敬佩：“高老师，您……您以前搞过火炮？”
高育材摇摇头：“没搞过，但搞了一辈子机械，原理是相通的，火炮也是机械，无非是运动、受力、材料、结构这些东西。”
“你们刚才讲的那些问题，换个角度想，就是机械设计的基本问题，怎么减振，怎么缓冲，怎么提高精度。这些我懂。”
康辉深吸一口气，忽然转过身，对秦怀民说：“秦老，我有个不情之请，这位高老师，能留在我们金盾项目部吗？”
秦怀民愣了一下。
康辉继续说：“您看，高老师刚来，不到一个小时，就帮我们解决了大问题，后坐力计算、多级缓冲、炮口制退器，浮动炮塔、同步装置、无链供弹……这些我们卡了好几个月的问题，他一来全给点透了。”
“这要是留下来，咱们这个项目，进度能快一大截！”
李保良也在旁边连连点头：“对对对！高老师，您一定要留下来！咱们这个项目，太需要您这样的人才了！”
“我们年轻，经验不够，有些问题想不明白。您是老前辈，见多识广，有您把关，咱们心里踏实！”
高育材站在一旁，看着他们那副急切的样子，忍不住笑了。
他看向秦怀民，说：“老秦，既然如此，那就这个了。”
秦怀民一愣：“什么？”
高育材指了指黑板上的图，又指了指康辉和李保良，笑着说：“我说，就这个项目了，我要来金盾项目部。”
秦怀民张了张嘴，好半天才说出话来：“老高，你……你确定？咱们逛了一天，从十号工程到火箭弹，从夜视仪到防空导弹，你都没动心。最后一个项目，你就要定了？”
高育材点点头，脸上满是笑意：“确定，逛了一天，就这个项目，让我觉得……有意思。”
他看着黑板上那张图，眼睛里有一种光。
“你看，”高育材指着图上的浮动机构，“这个设计，是在机械原理上做文章，我一辈子搞机械，这些东西，我懂，我能帮上忙。”
他又指着同步装置：“还有这个，振动同步的问题，我以前搞过动平衡，有经验，七根炮管一起振，怎么让它们同步，怎么减小对精度的影响，我能想出办法。”
他又看向康辉和李保良：“而且这两位同志，搞得很认真，很有热情。刚才争论的时候，那个嗓门是真的想把事情做好。和他们一起干，我觉得带劲。”
康辉和李保良听了，脸上都笑开了花。
康辉连忙说：“高老师，您能来，是我们金盾项目组的福气！您放心，来了之后，您想做什么就做什么，想怎么搞就怎么搞，我们都听您的！”
李保良也连连点头：“对对对！高老师，您以后就是我们组的顾问了！有什么问题，我们第一时间向您请教！”
高育材摆摆手，笑着说：“别别别，我就是个普通研究员。大家一起干，一起商量。”
“你们别把我当什么顾问，就当个老同事，有什么问题，咱们一起琢磨。”
秦怀民站在旁边，看着这一幕，有些哭笑不得。
他带着老高逛了一天，从十号工程逛到火箭弹，从微光夜视仪逛到防空导弹，老高都没动心。
结果在最后一个项目组，看到一张草图，听了几句讨论，就拍板了。
他摇摇头，笑了。
“老高，”他说，“你这是……命中注定啊。兜兜转转，最后还是找到自己想干的事了。”
高育材转过头，看着他，也笑了。
“麻烦你陪我逛一天了。”
秦怀民摆摆手，没说话。
他心里知道，老高找到自己的位置了。
窗外的阳光开始西斜，金色的光透过玻璃洒进来，照在那块黑板上，照在那些潦草的线条和数字上。
康辉和李保良还在兴奋地讨论着，指着图上的每一处细节，你一句我一句地商量着怎么细化。
“老李，你看这个浮动机构的行程，200毫米够不够？要不要加到250？”
“我觉得200够了，再大空间不够。但缓冲器的阻尼系数要算准，不能太硬也不能太软。”
“制退器的角度，按高老师说的45度，咱们再验算一下燃气流量……”
“还有供弹箱，5000发的话，弹箱尺寸大概多大？炮塔里塞得下吗？”
高育材站在他们旁边，时不时插一句嘴，或者用粉笔在图上再添一笔。
“浮动机构的行程，200毫米够了。缓冲器可以用可调阻尼的，调试的时候根据实际后坐力调整。”
“制退器的角度，45度是经验值，你们可以做个仿真，优化一下。40到50度之间试试，看哪个效率最高。”
“供弹箱的尺寸，30毫米炮弹，一发大概0.2公斤，5000发就是1000公斤。加上弹箱自重，大概1100公斤。体积的话，0.6米见方差不多。”
秦怀民站在门口，看着这一幕，心里忽然涌起一股暖意。
他想，这大概就是传承吧。
老一辈的，中一辈的，年轻的，一代一代，就这么传下去。
金盾项目，有戏了！