又一個(gè)被AI自動刪除的評論出現(xiàn)在W君的dashbroad上了?？粗拇_會讓人大笑。

為啥刪除掉的評論，有時(shí)W君看到了也會拿出來聊聊呢？先說下AI的規(guī)則：

這一條評論就符合第一條了“嚴(yán)重違背客觀規(guī)律，違反科學(xué)原理”，現(xiàn)在AI浪潮要熄滅了，很多人都說AI笨，但有的時(shí)候比很多的人強(qiáng)。

這句話吧，“火箭”、“發(fā)動機(jī)”、“斜爆震”、“噴管”、“燃燒室”、“提高效率”，哪一個(gè)單獨(dú)拿出來都是高科技，怎么就被這位爺一組合就倍顯無厘頭了呢？

最近W君迷上看鑒寶節(jié)目，知道了一個(gè)詞叫做“國寶幫”，通常是一群衣著樸素的中老年人，拿著價(jià)值幾個(gè)億的國寶級古董找人鑒定的段子。自信滿滿，但全然不顧青花瓷塑料碗上那個(gè)“適用微波爐”的字樣。

人嘛，本無二致，就像有些東西，在豪宅的紙簍里和在郊外的填埋場里都會被稱作垃圾一樣——換個(gè)場景也沒區(qū)別。出現(xiàn)在古董圈的“國寶幫”，和在軍事圈、科技圈、歷史圈里端著術(shù)語亂拼的人，本質(zhì)上都是同一類人。

既然提到了“懂得個(gè)球”，那咱們可以先從一個(gè)球聊起：

地面上有個(gè)球，球頂有一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊沿著球面滑落，那么當(dāng)θ為多少度的時(shí)候滑塊對球體的壓力最??？這好像是一個(gè)初中物理題吧？

當(dāng)時(shí)很多人就會回答θ=90?，顯而易見的是當(dāng)θ=90?的時(shí)候，滑塊已經(jīng)和球體變?yōu)榱送耆珎?cè)邊接觸，以至于不會對球體造成壓力。

與其說這是一個(gè)物理題，不如說這是一個(gè)認(rèn)知題，很多人只會看到球所收到的壓力是由重力造成的，隨著球向下滑動，球體所受到的壓力必然減少，到了θ=90?的時(shí)候壓力必然為0.

這就像“國寶幫”一樣，認(rèn)定了瓷質(zhì)器皿上印著藍(lán)色花紋就是“青花瓷”一樣，所以就能推定出自己手里的大碗價(jià)值連城，哪怕碗底印著“適用微波爐”。

實(shí)際上，滑塊要在球面上運(yùn)動，需要向心力來維持曲率半徑。如果沒有額外的法向力補(bǔ)充，重力分量就得承擔(dān)這個(gè)任務(wù)。

結(jié)果一算，就會發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)真正失壓點(diǎn)在 θ≈48.2?，下降高度 R/3的位置上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)在“直覺以為的90°”之前。在重力加速的運(yùn)動狀態(tài)下，滑塊根本不會到達(dá)θ=90?的位置就會飛離球面了。

一些人得不出正確的結(jié)論，就在于可能是學(xué)了斜面壓力問題，但是沒有來得及學(xué)到曲線運(yùn)動問題。

事情就是這么簡單——知道幾個(gè)詞，或稍微了解了幾件事不一定能了解事情的全貌的。然而，要是論一下火箭發(fā)動機(jī)當(dāng)年W君是學(xué)這玩意的。

說回今天的話題，為什么“火箭發(fā)動機(jī)的燃燒室效率真和噴管沒關(guān)系”？一樣的道理，火箭噴管是很多人聽說過的，至少很多博主在講拉瓦爾噴管多牛多牛、氣尖噴管多厲害……這件事大家至少都有一個(gè)耳濡目染。你知道火箭噴管的基本原理，但真心不代表你能理解火箭發(fā)動機(jī)燃燒室的原理??！這兩個(gè)東西雖然離得近，但他們的的確確是兩個(gè)完全不一樣的東西。

其實(shí)，相對于火箭發(fā)動機(jī)噴管來說，火箭發(fā)動機(jī)的燃燒室可以說是小得無以復(fù)加，在整個(gè)火箭上幾乎是芝麻綠豆大小的一個(gè)部件。

不僅如此，在現(xiàn)代火箭設(shè)計(jì)中其實(shí)火箭并沒有獨(dú)立的燃燒室，在一般的設(shè)計(jì)構(gòu)型中火箭的燃燒室和拉瓦爾噴管的前半段被組合在一起，統(tǒng)稱“推力室”。簡單的理解就是“燃燒室”在現(xiàn)代液體火箭發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)中的地位有些名不正言不順的感覺了。

現(xiàn)在，咱們說下液體火箭發(fā)動的燃燒室：

火箭發(fā)動機(jī)推力室的“燃燒室”部分，本質(zhì)上就是一個(gè)把推進(jìn)劑化學(xué)能轉(zhuǎn)化為高溫高壓燃?xì)獾摹盃t子”。

所需要做的事情就是讓燃料燃燒放熱——這句話像是廢話對吧？但是，在我們學(xué)習(xí)火箭發(fā)動機(jī)的時(shí)候火箭燃燒室的綜合特征其實(shí)就是一個(gè)C*，這是把所有的相關(guān)參數(shù)放在一起最終指向的這么一個(gè)特征數(shù)值。

p?很簡單，就是燃燒室壓力，為了簡化計(jì)算，我們會把燃燒室的壓力均一化，只會把燃燒室內(nèi)的燃?xì)饪醋饕粓F(tuán)具有巨大壓力的氣體。由于燃燒室密閉只有一個(gè)開口通向噴管，那么這個(gè)開口的截面積就是A?了，有了壓力有了截面積實(shí)際上就是“推力”。但是，火箭是一個(gè)遵從動量守恒定律的設(shè)備。單有推力是不夠的，還得看向后拋出多少東西，拋出的東西多少特別好計(jì)算，其實(shí)就是每秒進(jìn)入火箭發(fā)動機(jī)燃燒室的燃料和氧化劑的質(zhì)量。于是除法除一下就得出了燃燒室的C*——特征速度m/s。當(dāng)然了，在理想氣體條件下，這個(gè)公式還可以寫成顯式的熱力學(xué)形式：

在這種形勢下，你就會發(fā)現(xiàn)，這件事就只和燃燒溫度、比熱值和燃?xì)獬?shù)有關(guān)了。所以說，這東西是燃燒室的特征值，和噴管的設(shè)計(jì)沒有一毛錢關(guān)系。

原因很簡單，如果噴管的設(shè)計(jì)改變了燃燒室的效率這件事本身就違背了能量守恒定律。

換個(gè)很多人都能秒懂的說法——汽車輪胎的花紋、寬窄、胎壓，決定了你能不能把發(fā)動機(jī)的扭矩更好地“用出去”，但它永遠(yuǎn)不會改變發(fā)動機(jī)本身能輸出多少扭矩。

那么火箭噴管的設(shè)計(jì)影響的是啥？

火箭噴管的作用，其實(shí)就是把燃燒室里那鍋高溫高壓燃?xì)獗M可能徹底地膨脹，讓儲存在其中的壓力能和熱能轉(zhuǎn)化為動能，從而形成高速射流。噴管的幾何形狀和膨脹比直接決定了推力室的推力系數(shù) CF，也就是說，決定了燃燒室給出的那一份壓力到底能被多高效地用出來。設(shè)計(jì)得好，噴流出口壓力和環(huán)境壓力接近匹配，推力就能接近最大；設(shè)計(jì)得差，噴管會出現(xiàn)欠膨脹或過膨脹，推力打了折扣。

因?yàn)橥饨绛h(huán)境從海平面到真空變化極大，所以才有拉瓦爾噴管、膨脹比可調(diào)的氣尖噴管等復(fù)雜設(shè)計(jì)。換句話說，燃燒室決定了發(fā)動機(jī)能“燒”出多少能量，而噴管則決定了這股能量在不同環(huán)境下能否順暢、充分地變成推力。就像汽車發(fā)動機(jī)的扭矩不取決于輪胎，但輪胎和傳動卻決定了你能不能把這股扭矩真正高效地作用在地面上一樣，火箭噴管的意義正在于此。

還換成大家所理解的話來說，一輛車子在正常的天氣里面開的很好，但是一到雪地里面車子就打滑，這是因?yàn)檐囂ズ偷孛娴哪Σ料禂?shù)降低了，一個(gè)正常有理智的人要做的事情是換雪地胎或者慢一些開車，這樣無論是換胎還是慢些開車本質(zhì)上都是增大車輪和路面之間的摩擦系數(shù)讓發(fā)動機(jī)輸出的動力能更加有效的推動車子前進(jìn)，而不是耗費(fèi)在打空轉(zhuǎn)上。而沒有理智的人會做啥？加大油門或者尋思著換個(gè)發(fā)動機(jī)？

至于斜爆震噴管……兄弟，真心的沒有這玩意。在航天發(fā)動機(jī)領(lǐng)域倒是提到了“Nozzle design of oblique detonation wave engine”

這是一個(gè)在德克薩斯大學(xué)攻讀航空航天動力的印度博士拉胡爾·庫馬爾研究爆震波的穩(wěn)定性的時(shí)候?qū)懙恼撐?，名字叫《斜爆震發(fā)動機(jī)噴管設(shè)計(jì)》。并不是說這個(gè)噴管是斜爆震的。他們用數(shù)字風(fēng)動模擬器做了一個(gè)氫-空氣混合物的斜爆震模擬，研究在不同入口馬赫數(shù)和楔角條件下爆震的形成與出口流場特性，并討論了噴管設(shè)計(jì)如何高效完成熱能向動能的轉(zhuǎn)化。

當(dāng)說不說，2018你那發(fā)表的論文到了今天論文才被引用了5次，這哥們研究的東西夠偏門的。

所以，所謂的“我們的火箭用上了斜爆震噴管，能提高燃燒室效率”這件事相當(dāng)于給車子換了個(gè)輪，車子發(fā)動機(jī)加了100馬力，這事情吧什么國家都做不出來，咱們雖然屢屢創(chuàng)造奇跡，但是不可能創(chuàng)造神跡！