第13章蜘蛛鷹之覆仇利劍(II)
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吳暢開啟了3D投影系統,一只栩栩如生的雌性蜘蛛鷹出現在會議桌上方,絢麗的深藍色軀體雍容華貴,她不停地震動著黃褐色翅膀,掠地飛行搜尋獵物。忽然,她敏銳的覆眼發現了長毛蜘蛛的巢穴,她收起翅膀緩緩降落,在巢穴入口附近耐心等待。不多時,一只體型碩大的長毛蜘蛛爬出洞口,蜘蛛鷹抓住戰機,以迅雷不及掩耳之勢撲向獵物,她將毒刺狠狠刺入蜘蛛體內,瞬間將其麻醉。但蜘蛛鷹並沒有蠶食獵物,她在癱瘓的長毛蜘蛛身體上產下一枚受精卵,將這個仍在呼吸的獵物變成了養育後代的溫床和食物來源。
播放完3D短片,葉昆說道:“大家可能不太熟悉這種昆蟲,我來介紹一下,蜘蛛鷹並不是鷹,而是一種異常兇猛的有毒大胡蜂,在昆蟲王國中,它有著獵豹的美譽。在空中,它具有較高的靈活性和卓越的機動性,在地面,它專門攻擊體型比自己大數倍的狼蛛,所以也有人叫它狼蛛鷹或塔蘭圖拉毒蛛鷹。在南亞、東南亞和非洲等地區都可發現它的蹤跡,成年蜘蛛鷹體長達五厘米,翼展八厘米,靈活的尾部有六毫米長毒刺,可迅速將毒液註入獵物體內,當人受到叮咬時,感覺象電擊般痛苦,經常倒地翻滾。此外,它的長腿末端有鉤爪狀結構,可牢牢抓住獵物皮膚,另外,蜘蛛鷹胸部隆起,適合安裝機械或電子裝置,其膨脹的尾部可容納微型註射系統。”
羅川:“假定采用蜘蛛鷹氣動外形,我們應該選用那種動力系統呢?”
應升:“對於微型飛行器來說,撲翼更加成熟,美軍單兵使用的短距蜜蜂偵察機就采用撲翼設計,如果撲翼不適合反狙擊作戰,也可選用多軸螺旋翼,從而提供更高的巡航速度和機動性能。”
盛功:“由於昆蟲無人機體積微小且起飛重量有限,航空發動機或普通燃料都不適用,我認為微型高效直流電機是比較現實的選擇,轉速超過每分鐘一萬轉,完全可以滿足昆蟲無人機的動力需求,而全石墨烯高能電池可提供持久能源。本世紀初葉,華為公司率先與曼徹斯特大學在石墨烯領域建立了研發合作,經過幾十年的不懈努力,中國研發機構取得了一系列舉世矚目的技術突破,在石墨烯高效儲能領域更是獨樹一幟,例如,采用超薄六方氮化硼絕緣體作襯底,在石墨烯晶格中摻入含氮覆合元素,開發出超級電極材料,一塊移動通訊設備電池完全充滿電僅需六分鐘,平均續航時間長達二十天。最近,中央軍委裝備發展部特種材料局開發出超高能軍用電池材料,一塊同樣大小的電池完全充滿電僅需八十八秒,平均續航時間長達九十六天,一粒小紐扣超高能電池完全能支持昆蟲無人機完成短程作戰。”
羅川環視四周,最後將目光停留在祝遠身上,羅川從背景資料了解到,這位性格內向的博士是國內最年輕的特種材料學專家,他在軍事科學院的碩士研究課題是隱形塗漆技術,他在攻讀博士期間將研究方向轉為覆合石墨烯材料,在此期間,他發明了流體膠狀溶質3D打印技術,可用於快速制造覆合石墨烯功能模塊,其用途十分廣泛,例如通訊芯片、高頻天線、微型高能電池、超薄航空材料等。獲得博士學位後,祝遠選擇了中央軍委裝備發展部特種材料局,從助理研究員做起,繼續完善他的覆合石墨烯材料加工技術。
看到祝遠欲言又止,羅川主動說道:“我拜讀過你的研究成果,特種材料加工技術對幻影中隊非常重要,能談談你的看法嗎?”
祝遠:“我同意盛功的意見,對微型飛行器來說,石墨烯超高能電池是很好的選擇,它體積小重量輕,充電速度快,能提供充足能源,但特種材料局在相關領域還有兩項尚未通報的技術突破,如能用上這些新技術,昆蟲無人機將會如虎添翼。”
羅川:“能說具體點兒嗎?”
祝遠:“覆合石墨烯超薄材料是用電噴技術逐層打印制成的,最薄的航空材料只有十萬個單晶層,這第一項突破就是在單晶層中噴射半固體電池材料,形成特殊的三明治結構,將高強度防護與高能電池功能合二為一。對於體積微小的昆蟲無人機來說,任何提高空間利用率和減輕重量的改進都能顯著提升飛行器性能,這意味著昆蟲無人機可掛載更多武器,飛得更快更遠,這種共形材料恰好能做到這點。”
祝遠停頓半天沒了下文,羅川催問到:“那第二項技術突破是什麽?”
祝遠:“第二項突破就是在單晶層中再加入光伏超微單元,它構成了高效光能轉換微型工廠和儲能庫。光伏超微單元是納米級太陽能捕獲和轉換裝置,其結構和功能很像綠色植物中的葉綠體,它能捕獲太陽能,將其轉換成電能支持直流電機運轉,同時將多餘能量傳遞給石墨烯中的電池材料儲存起來。在日間,光伏超微單元可直接為飛行器提供能源,在夜間,高能電池可繼續供能。從理論上說,這種覆合材料能維持微型裝置晝夜連續運轉,或者維持無人飛行器不間斷飛行。如果將光伏超微單元置於覆合石墨烯夾層中,就能將機身防護外殼、光電轉換工廠和高能電池整合在一起,形成共形有機整體。從結構和功能特征來看,我認為這項開創性技術特別適合制造微型航空母機,解決昆蟲無人機中遠程投送問題。”
祝遠提出的設計理念太重要了,如果能將這兩項前沿技術突破用好,就有望解決昆蟲無人機所需能源和特殊材料問題,要是運氣好,或許還能造出具備超長續航能力的微型航空母機。想到這兒,羅川緩緩說道:“這樣吧,今天是幻影中隊組建後的首次研討會,上午就討論到這兒,下午換個話題,我們就請祝遠談談覆合石墨烯加工技術,希望材料學上的突破能助推昆蟲無人機的開發進程。”
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播放完3D短片,葉昆說道:“大家可能不太熟悉這種昆蟲,我來介紹一下,蜘蛛鷹並不是鷹,而是一種異常兇猛的有毒大胡蜂,在昆蟲王國中,它有著獵豹的美譽。在空中,它具有較高的靈活性和卓越的機動性,在地面,它專門攻擊體型比自己大數倍的狼蛛,所以也有人叫它狼蛛鷹或塔蘭圖拉毒蛛鷹。在南亞、東南亞和非洲等地區都可發現它的蹤跡,成年蜘蛛鷹體長達五厘米,翼展八厘米,靈活的尾部有六毫米長毒刺,可迅速將毒液註入獵物體內,當人受到叮咬時,感覺象電擊般痛苦,經常倒地翻滾。此外,它的長腿末端有鉤爪狀結構,可牢牢抓住獵物皮膚,另外,蜘蛛鷹胸部隆起,適合安裝機械或電子裝置,其膨脹的尾部可容納微型註射系統。”
羅川:“假定采用蜘蛛鷹氣動外形,我們應該選用那種動力系統呢?”
應升:“對於微型飛行器來說,撲翼更加成熟,美軍單兵使用的短距蜜蜂偵察機就采用撲翼設計,如果撲翼不適合反狙擊作戰,也可選用多軸螺旋翼,從而提供更高的巡航速度和機動性能。”
盛功:“由於昆蟲無人機體積微小且起飛重量有限,航空發動機或普通燃料都不適用,我認為微型高效直流電機是比較現實的選擇,轉速超過每分鐘一萬轉,完全可以滿足昆蟲無人機的動力需求,而全石墨烯高能電池可提供持久能源。本世紀初葉,華為公司率先與曼徹斯特大學在石墨烯領域建立了研發合作,經過幾十年的不懈努力,中國研發機構取得了一系列舉世矚目的技術突破,在石墨烯高效儲能領域更是獨樹一幟,例如,采用超薄六方氮化硼絕緣體作襯底,在石墨烯晶格中摻入含氮覆合元素,開發出超級電極材料,一塊移動通訊設備電池完全充滿電僅需六分鐘,平均續航時間長達二十天。最近,中央軍委裝備發展部特種材料局開發出超高能軍用電池材料,一塊同樣大小的電池完全充滿電僅需八十八秒,平均續航時間長達九十六天,一粒小紐扣超高能電池完全能支持昆蟲無人機完成短程作戰。”
羅川環視四周,最後將目光停留在祝遠身上,羅川從背景資料了解到,這位性格內向的博士是國內最年輕的特種材料學專家,他在軍事科學院的碩士研究課題是隱形塗漆技術,他在攻讀博士期間將研究方向轉為覆合石墨烯材料,在此期間,他發明了流體膠狀溶質3D打印技術,可用於快速制造覆合石墨烯功能模塊,其用途十分廣泛,例如通訊芯片、高頻天線、微型高能電池、超薄航空材料等。獲得博士學位後,祝遠選擇了中央軍委裝備發展部特種材料局,從助理研究員做起,繼續完善他的覆合石墨烯材料加工技術。
看到祝遠欲言又止,羅川主動說道:“我拜讀過你的研究成果,特種材料加工技術對幻影中隊非常重要,能談談你的看法嗎?”
祝遠:“我同意盛功的意見,對微型飛行器來說,石墨烯超高能電池是很好的選擇,它體積小重量輕,充電速度快,能提供充足能源,但特種材料局在相關領域還有兩項尚未通報的技術突破,如能用上這些新技術,昆蟲無人機將會如虎添翼。”
羅川:“能說具體點兒嗎?”
祝遠:“覆合石墨烯超薄材料是用電噴技術逐層打印制成的,最薄的航空材料只有十萬個單晶層,這第一項突破就是在單晶層中噴射半固體電池材料,形成特殊的三明治結構,將高強度防護與高能電池功能合二為一。對於體積微小的昆蟲無人機來說,任何提高空間利用率和減輕重量的改進都能顯著提升飛行器性能,這意味著昆蟲無人機可掛載更多武器,飛得更快更遠,這種共形材料恰好能做到這點。”
祝遠停頓半天沒了下文,羅川催問到:“那第二項技術突破是什麽?”
祝遠:“第二項突破就是在單晶層中再加入光伏超微單元,它構成了高效光能轉換微型工廠和儲能庫。光伏超微單元是納米級太陽能捕獲和轉換裝置,其結構和功能很像綠色植物中的葉綠體,它能捕獲太陽能,將其轉換成電能支持直流電機運轉,同時將多餘能量傳遞給石墨烯中的電池材料儲存起來。在日間,光伏超微單元可直接為飛行器提供能源,在夜間,高能電池可繼續供能。從理論上說,這種覆合材料能維持微型裝置晝夜連續運轉,或者維持無人飛行器不間斷飛行。如果將光伏超微單元置於覆合石墨烯夾層中,就能將機身防護外殼、光電轉換工廠和高能電池整合在一起,形成共形有機整體。從結構和功能特征來看,我認為這項開創性技術特別適合制造微型航空母機,解決昆蟲無人機中遠程投送問題。”
祝遠提出的設計理念太重要了,如果能將這兩項前沿技術突破用好,就有望解決昆蟲無人機所需能源和特殊材料問題,要是運氣好,或許還能造出具備超長續航能力的微型航空母機。想到這兒,羅川緩緩說道:“這樣吧,今天是幻影中隊組建後的首次研討會,上午就討論到這兒,下午換個話題,我們就請祝遠談談覆合石墨烯加工技術,希望材料學上的突破能助推昆蟲無人機的開發進程。”
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