第587章 高熵合金（1/2）

长达两百六十米的楔形骨架，从舰艏一直延伸到舰尾。

主承力结构由十二道环形加强框和七根纵向龙骨梁组成，框与梁之间再用高熵合金梯度节点连接，形成了一个半刚性的箱型结构。

骨架的外面再覆盖陶瓷基蜂窝夹层板，最外层贴的是可重复使用的热防护蒙皮。

整个外壳系统的总设计师是韩熹，但是具体到每一条焊缝、每一个连接节点的力学设计，邹杨带着结构组已经做了几百轮迭代了。

远航号的舰体主结构，设计要求极其苛刻。

整艘飞船两百六十米长，干质量控制在八千吨以内，意味着外壳框架的质量占比不能超过总质量的百分之十五。

换算下来，主结构的总质量必须得压在一千两百吨以下才行。

而承载的载荷包括聚变堆芯、磁喷管、储能环、热辐射板、乘员舱、生保系统、燃料储罐等等，总重将近七千吨。

也就是说，这个框架得用一千两百吨的材料，稳稳当当地扛住七千多吨的载荷，还要在深空环境里保持结构完整性，承受从零下两百多度到上千度的温差循环，抵抗微陨石撞击，屏蔽宇宙辐射，同时还得让聚变推进系统产生的高能粒子流和强磁场不受干扰地穿过去。

这几个要求放在一起，基本上是在说：给我造一个比铝还轻、比钛还强、比陶瓷还耐热、比铜还导电、还不会被磁化的东西。

目前全球根本没有任何一种材料能同时满足这些条件。

韩熹团队选了高熵合金加碳纤维增强陶瓷复合材料的路线。

高熵合金是由五种以上的金属元素按等原子比混合而成的，晶格畸变效应让它同时具备了高强度、高韧性和优异的高温性能。

而碳纤维增强陶瓷复合材料则在低密度和抗热冲击方面有着天然优势。

两种材料通过界面工程结合在一起，理论上能形成一种既轻又强、既能导热又不导磁的复合结构。

理论上确实很美，但是工程上却很残酷。

高熵合金的制备需要极高的冷却速率来抑制晶粒长大。

冷却慢了，晶粒粗化，强度直接腰斩；冷却快了，热应力裂纹控制不住，整块料报废。

韩熹团队试了七种冷却工艺，目前最好的一炉，成品率也只有三成而已。

而碳纤维陶瓷界面的结合强度就更麻烦。

碳纤维和陶瓷基体的热膨胀系数根本不匹配，只要温度稍有变化界面就会裂开。

韩熹用了三层梯度过渡层，从纤维表面到陶瓷基体，热膨胀系数逐步过渡，算是把界面结合强度提上来了一些，但是疲劳寿命还远远不够。

而最难解决的，还得是框架连接节点的结构应力集中问题。

远航号框架不是一体成型的，必须分段制造再在轨组装。

连接节点要承受整舰在加速、机动和姿态调整时的全部交变载荷，应力集中系数控制在一点五以下才能保证三十年的疲劳寿命。

这个问题如果解决不了，远航号在外太空的反复升降温环境中，舱段连接就会成为整艘飞船最脆弱的环节。

韩熹他们已经用拓扑优化做了十几版设计了，节点应力集中系数最低也才压到了一点八就再也下不去了。

肖宿翻到工作日志最后一页，看到了韩熹写的内容：“节点问题不解决，框架总装无法启动。”

他把日志关掉，靠在椅背上，闭上了眼睛。

应力集中，本质上是荷载流在几何突变处的偏转问题。

拓扑优化能改变几何形状，但是改变不了荷载流的偏转路径。

一旦偏转不可避免，应力集中就是物理必然。

除非从更底层的地方改。

换材料？

目前已知的所有材料中，根本没有契合的。

改结构？

把刚性连接改成柔性过渡，能降低热应力，但是会牺牲整体刚度，影响姿态控制精度。

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