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工业部的立项文件,以前所未有的速度下发到了大疆。项目代号精卫,研发预算那一栏,赫然写着四个大字——“上不封顶”。
然而,当陆星辰将那份写着“十公斤载荷”、“十级抗风”、“五十公里半径”、“自主作业”、“多功能机械臂”的变态指标清单,放在大疆核心团队面前时,即便是这群身经百战的“卧龙凤雏”,也集体陷入了沉默。
“咳咳......星辰,”胖虎王浩第一个打破了沉默,他小心翼翼地指着清单,“我是不是看错了?十公斤?咱的精灵,连个鸡蛋都带不上去。这直接从背鸡蛋,跳到背一袋大米了?”
孙胜利也咂了咂嘴:“陆总,十级风啥概念?能把碗口粗的树连根拔起!咱的飞机飞上去,怕不是直接被吹到太平洋喂鱼了?”
挑战,是前所未有的。
陆星辰用一个简单的A4纸结构力学实验,为结构工程师吴刚指明了“仿生柔性结构”的设计方向。然而,从理论构想到工程实现,中间隔着一道巨大的鸿沟。
吴刚的实验室,很快变成了一个失败品的陈列室。墙边,一排排断裂的碳纤维机臂样本,像一座座墓碑,记录着一次又一次的尝试。
问题,出在一个核心的技术矛盾上——柔性结构与刚性传动的兼容性。
按照设计,精卫的机臂需要具备一定的柔性,以便在强风中通过形变来吸收和卸载气动载荷。但同时,机臂内部必须为电机提供一个绝对稳固的刚性安装基座,并保证动力传动轴的同轴度不发生任何偏移。
在模拟高原低温强风的风洞测试中,吴刚设计的初代机臂反复遭遇两种失败模式:
过度柔性化设计:机臂在强风中形变量过大,导致内部的传动轴发生微小偏转,电机输出的扭矩在传动过程中损耗超过30%,且产生了致命的谐波振动。
增强刚性设计:为了保证传动效率而增加的加强筋和结构件,破坏了机臂的柔性,使其在强风中无法有效卸载应力,最终因金属疲劳和低温脆性,在应力集中点发生断裂。
“第十七号样本,T1000/环氧树脂基体,在零下四十度、10级风切变模拟下,于21分钟时发生脆性断裂。测试失败。”
吴刚在实验记录上写下结论,双眼布满血丝。他已经测试了所有能采购到的顶级复合材料,调整了上百种铺层角度和固化工艺,但结果始终无法突破材料本身的物理性能极限。
深夜,实验室里灯火通明。
吴刚依旧在电脑前,进行着新一轮的有限元分析,屏幕上各种应力云图交替闪烁,但结果依旧不理想。
陆星辰走了进来,将一份宵夜放在他桌上,其中有一根从藏式餐厅打包来的、硕大的牦牛腿骨。
“先补充点能量。”陆星辰说。
吴刚没什么胃口,目光却被那根结构奇特的骨头吸引了。
“星辰,”他像是自言自语,又像是在提问,“牦牛这种动物,长期生活在低温、大风的高原环境,它们的承重骨骼,为什么能同时保证高强度和高韧性,抵抗住低温脆性?”
陆星辰等的就是这句话。
他没有直接给出答案,而是将那根牦牛腿骨递给吴刚:“你看看它的截面和内部构造。”
吴刚拿起骨头,借着台灯仔细观察。他发现,牦牛骨的横截面,并非是均质的实心结构,而是一种极其精妙的梯度复合结构。
骨骼最外层是极其致密的骨密质,提供强大的抗压和抗弯强度。而内部,则是疏松的蜂窝状骨松质,无数微小的骨小梁互相连接,形成了一个复杂的网状结构。