第567章 堅實的地基
離子迴旋運動的相位同步一旦形成了，束流內部的電荷密度就會出現周期性聚束，這種聚束反過來又會在磁場曲率作用下產生二次加速。
肖宿坐直身體，又打開了高速相機在噴管出口處拍到的束斑圖。
圖形邊緣處那圈細密的亮紋很規則，呈螺旋狀分布，像一團被擰過勁的藍白色麻花。
這種螺旋結構在束流物理中有明確對應，是離子束在磁場中做迴旋運動時，相位同步與束流橫截面剪切流耦合出來的特徵。
換句話說，問題從束流通過喉部開始，就已經種下了。
他停下來，在紙上寫下了三個關鍵量：離子迴旋半徑、磁場曲率半徑、束流當地德拜長度。
前兩個決定共振強度，第三個決定電荷聚束的屏蔽程度。
燭龍縮比之後，迴旋半徑和曲率半徑之比從夸父上的零點零零几上升到了零點零三，這看起來還小，但是已經足夠讓相位同步效應在喉部長度的尺度上累積起來了。
而德拜長度幾乎沒變，這就讓束流內部的電荷聚束無法被有效屏蔽，共振產生的結構就一路發展到了噴管外。
這也就是為什麼韓熹原來的雙流體模型完全看不到這個問題的原因了。
雙流體方程的最小空間尺度在德拜長度以上，相位同步是離子在迴旋相空間裡的動力學，那種尺度在流體描寫里被平均掉了。
肖宿把筆放下，雙手環胸。
現在，他需要把離子迴旋相空間的演化方程嵌入韓熹的雙流體框架里。
而且，這個方程不能太複雜，否則工程控制系統根本跑不動。必須找到一個既能描述相位同步、又能在實時控制中使用的簡化形式。
所以，得做一個準線性約化，把離子分布函數在迴旋相空間上展開，只保留和相位同步度直接相關的那一階矩，然後把高階矩用流體的宏觀量表達出來，形成一個閉合的方程體系。
可這個閉合併不能憑空完成。
準線性約化後的方程里會剩下一個核函數，描述磁場曲率如何沿束流方向驅動相位同步。
這個核函數的形式不能靠猜，需要從實驗數據里反推。
好在今晚王凱他們把數據整理得很細，尤其是喉部各段的時頻圖和探針信號的相位差，足以用來標定核函數的幾個關鍵參數了。
肖宿從第二段和第三段的數據里讀出了共振譜線的增長速率，又從第五段和第六段的漂移特徵里反推了諧波耦合的強度。
他把這些數字代入到一個含核函數的輸運方程里，用變分法反解核函數的譜結構。
全網首發更新 TW 看書網解無聊，🅢🅗🅤.🅣🅦超方便
大約到凌晨一點，核函數的基本形式定了下來：一個由磁場曲率張量和束流橫向密度梯度共同決定的積分算子，在近軸近似下可以寫成可分離核，其中一個基函數正是離子迴旋頻率附近的共振響應函數。
這樣的結構讓他一下輕鬆了不少。
可分離核意味著這個模型不需要巨大的數值求解器就能在工控機上跑起來。
繼續推下去，他又從方程里自然得到了兩個判別條件。
第一個判別條件直接來自核函數的非負性。
磁場梯度一旦超過某個閾值，核函數的譜半徑就會大於一，相位同步就會變成不可抑制的爆發性增長。
這個閾值由離子溫度各向異性唯一確定。
第二個判別條件來自束流密度和德拜長度的比值。
如果密度太低了，電荷聚束的靜電屏蔽就會局部失效，束流就會在喉部之後自己散開，不穩定的空間模式也會加快增長。
所以，這個比值必須保持在一個與溫度各向異性有關的函數之上。
這兩個條件都極其簡單，計算量也極小，完全可以直接寫成工程判據，嵌進磁噴管控制系統的安全聯鎖里。
肖宿把推導過程從頭到尾整理了一遍，下筆飛快。凌晨三點，整份手稿就完成了。
推導、核函數、參數標定範圍、兩個工程判據，全都齊了。
第二天一早，韓熹看到手稿時，眼睛一頁比一頁亮。
「有了這兩個準則，磁噴管試驗段就能重新設計了。」
韓熹拍了一下大腿，「最精妙的是這個核函數，可分離結構太漂亮了，既不丟動理學效應，又不用上超算，工程上完全夠用！」
「好。」
……
五天之後，燭龍磁噴管試驗段按照新準則重新設計了喉部磁場梯度，把原來那套梳狀磁路改成了兩段式變曲率磁路，並在喉部後方加了一組極薄的相位解調環。
這種解調環的作用是把進入共振區的離子重新打散，讓它們來不及同步，從根上掐斷共振放大的路徑。
第二次束流實驗比第一次順利太多了。
束流發散角從九點六度降到了二點四度，接近設計目標。
噴出的束流在高速相機下穩定而清晰，像一把被磁場拉緊的藍白色光劍，端端正正地打在靶板上。
主控室里壓抑了好幾天的氣氛總算鬆動了。
尹航靠在椅背上，喃喃道：「要不是我親眼看著，我是真不敢相信，一支筆加一晚上，硬是把我們一個束流不穩定的絕症給治了。」
王凱在旁邊直搖頭：「所以說人比人得死，貨比貨得扔。我昨兒還在想動理學修正項到底怎麼加，肖教授一晚上連工程判據都給了。」
「哎。」
……
燭龍磁噴管的束流試驗成功之後，整個聚變推進項目組像被點燃了一樣，連空氣都比平時熱烈了幾分。
接下來的任務，就是把燭龍的聚變堆芯和磁噴管真正連起來，做一次聯合熱試了。
這一次不再是單獨測束流，而是要在模擬遠航號推進段真實接口條件下，讓聚變等離子體從堆芯噴出來，穿過磁噴管，完成推進能量的第一次整體轉換。
這在遠航號推進系統的研發進度表上，是一個極其關鍵的節點。
往小了說，這不過是一次地面聯合試驗；往大了說，這將是人類第一次驗證「聚變能直接轉化為推力」的完整鏈路。
如果成了，後面所有的艦載設計就有了最堅實的地基。
熱試前三天，整個實驗區就進入了戰備狀態。
管路打壓、磁體降溫、控制系統空跑、安全聯鎖測試，一項接一項，熬得尹航那幫年輕工程師一個個眼睛下面掛起了黑袋子。
徐蒙和韓熹更是幾乎住在了主控室旁邊的臨時休息間裡。
肖宿坐直身體，又打開了高速相機在噴管出口處拍到的束斑圖。
圖形邊緣處那圈細密的亮紋很規則，呈螺旋狀分布，像一團被擰過勁的藍白色麻花。
這種螺旋結構在束流物理中有明確對應，是離子束在磁場中做迴旋運動時，相位同步與束流橫截面剪切流耦合出來的特徵。
換句話說，問題從束流通過喉部開始，就已經種下了。
他停下來，在紙上寫下了三個關鍵量：離子迴旋半徑、磁場曲率半徑、束流當地德拜長度。
前兩個決定共振強度，第三個決定電荷聚束的屏蔽程度。
燭龍縮比之後，迴旋半徑和曲率半徑之比從夸父上的零點零零几上升到了零點零三，這看起來還小，但是已經足夠讓相位同步效應在喉部長度的尺度上累積起來了。
而德拜長度幾乎沒變，這就讓束流內部的電荷聚束無法被有效屏蔽，共振產生的結構就一路發展到了噴管外。
這也就是為什麼韓熹原來的雙流體模型完全看不到這個問題的原因了。
雙流體方程的最小空間尺度在德拜長度以上，相位同步是離子在迴旋相空間裡的動力學，那種尺度在流體描寫里被平均掉了。
肖宿把筆放下，雙手環胸。
現在，他需要把離子迴旋相空間的演化方程嵌入韓熹的雙流體框架里。
而且，這個方程不能太複雜，否則工程控制系統根本跑不動。必須找到一個既能描述相位同步、又能在實時控制中使用的簡化形式。
所以，得做一個準線性約化，把離子分布函數在迴旋相空間上展開，只保留和相位同步度直接相關的那一階矩，然後把高階矩用流體的宏觀量表達出來，形成一個閉合的方程體系。
可這個閉合併不能憑空完成。
準線性約化後的方程里會剩下一個核函數，描述磁場曲率如何沿束流方向驅動相位同步。
這個核函數的形式不能靠猜，需要從實驗數據里反推。
好在今晚王凱他們把數據整理得很細，尤其是喉部各段的時頻圖和探針信號的相位差，足以用來標定核函數的幾個關鍵參數了。
肖宿從第二段和第三段的數據里讀出了共振譜線的增長速率，又從第五段和第六段的漂移特徵里反推了諧波耦合的強度。
他把這些數字代入到一個含核函數的輸運方程里，用變分法反解核函數的譜結構。
全網首發更新 TW 看書網解無聊，🅢🅗🅤.🅣🅦超方便
大約到凌晨一點，核函數的基本形式定了下來：一個由磁場曲率張量和束流橫向密度梯度共同決定的積分算子，在近軸近似下可以寫成可分離核，其中一個基函數正是離子迴旋頻率附近的共振響應函數。
這樣的結構讓他一下輕鬆了不少。
可分離核意味著這個模型不需要巨大的數值求解器就能在工控機上跑起來。
繼續推下去，他又從方程里自然得到了兩個判別條件。
第一個判別條件直接來自核函數的非負性。
磁場梯度一旦超過某個閾值，核函數的譜半徑就會大於一，相位同步就會變成不可抑制的爆發性增長。
這個閾值由離子溫度各向異性唯一確定。
第二個判別條件來自束流密度和德拜長度的比值。
如果密度太低了，電荷聚束的靜電屏蔽就會局部失效，束流就會在喉部之後自己散開，不穩定的空間模式也會加快增長。
所以，這個比值必須保持在一個與溫度各向異性有關的函數之上。
這兩個條件都極其簡單，計算量也極小，完全可以直接寫成工程判據，嵌進磁噴管控制系統的安全聯鎖里。
肖宿把推導過程從頭到尾整理了一遍，下筆飛快。凌晨三點，整份手稿就完成了。
推導、核函數、參數標定範圍、兩個工程判據，全都齊了。
第二天一早，韓熹看到手稿時，眼睛一頁比一頁亮。
「有了這兩個準則，磁噴管試驗段就能重新設計了。」
韓熹拍了一下大腿，「最精妙的是這個核函數，可分離結構太漂亮了，既不丟動理學效應，又不用上超算，工程上完全夠用！」
「好。」
……
五天之後，燭龍磁噴管試驗段按照新準則重新設計了喉部磁場梯度，把原來那套梳狀磁路改成了兩段式變曲率磁路，並在喉部後方加了一組極薄的相位解調環。
這種解調環的作用是把進入共振區的離子重新打散，讓它們來不及同步，從根上掐斷共振放大的路徑。
第二次束流實驗比第一次順利太多了。
束流發散角從九點六度降到了二點四度，接近設計目標。
噴出的束流在高速相機下穩定而清晰，像一把被磁場拉緊的藍白色光劍，端端正正地打在靶板上。
主控室里壓抑了好幾天的氣氛總算鬆動了。
尹航靠在椅背上，喃喃道：「要不是我親眼看著，我是真不敢相信，一支筆加一晚上，硬是把我們一個束流不穩定的絕症給治了。」
王凱在旁邊直搖頭：「所以說人比人得死，貨比貨得扔。我昨兒還在想動理學修正項到底怎麼加，肖教授一晚上連工程判據都給了。」
「哎。」
……
燭龍磁噴管的束流試驗成功之後，整個聚變推進項目組像被點燃了一樣，連空氣都比平時熱烈了幾分。
接下來的任務，就是把燭龍的聚變堆芯和磁噴管真正連起來，做一次聯合熱試了。
這一次不再是單獨測束流，而是要在模擬遠航號推進段真實接口條件下，讓聚變等離子體從堆芯噴出來，穿過磁噴管，完成推進能量的第一次整體轉換。
這在遠航號推進系統的研發進度表上，是一個極其關鍵的節點。
往小了說，這不過是一次地面聯合試驗；往大了說，這將是人類第一次驗證「聚變能直接轉化為推力」的完整鏈路。
如果成了，後面所有的艦載設計就有了最堅實的地基。
熱試前三天，整個實驗區就進入了戰備狀態。
管路打壓、磁體降溫、控制系統空跑、安全聯鎖測試，一項接一項，熬得尹航那幫年輕工程師一個個眼睛下面掛起了黑袋子。
徐蒙和韓熹更是幾乎住在了主控室旁邊的臨時休息間裡。