关于喷头材料的问题，主要集中于材料供应环节。</p>

中华是一个严重缺铜的国家，国内进口的铜金属95%以上供应各大兵工厂，市面上的铜钱和铜制品少得可怜，而这些进口铜金属纯度约为99%左右，无法达到工业级纯铜的标准。</p>

工业级纯铜，俗称紫铜，含量标准为99.95%以上，如此才具备最佳的热传导系数，这种高端紫铜原料属于国家战略资源之一，中华没有生产能力，全部依赖对外进口。</p>

“想要购买99.95%纯度以上的紫铜不现实，经济上也不允许，看来必须自力更生，在根据地建立一套完整的紫铜生产体系，采矿冶炼，最后电解精炼，这样就能得到紫铜，不仅氧枪喷头需要用到，发电机，变压器，电话线，子弹和炮弹等等，都需要铜。”余华默默思索，在笔记本上写下关于喷头材料供应的解决办法。</p>

电解法，这是当前最适合根据地的紫铜生产工艺，把粗铜作为阳极，纯铜作阴极，以硫酸铜溶液为电解液，经过电解纯度可达到99.99%。</p>

较为容易的材料供应环节问题解决，现在回过头来，着手难度最高的地方。</p>

喷头结构如何设计，才能符合要求？</p>

“想要获得超音速气流，提高压力和速度是关键，这里应该采用火箭发动机的拉瓦尔喷管结构，类似涡扇引擎的直筒结构设计虽然也能得到超音速气流，但技术要求很高。”</p>

余华右手转着铅笔，记忆涌现，大脑对曾经浏览学习过的B站氧吹炉技术视频资料进行分析，综合自己在机械工程系学到的重要知识，很快确定喷头结构设计。</p>

拉瓦尔喷管结构，日后火箭发动机喷管的主要结构设计，喷管分为两部分，前半部分形状为由大到小，向中间缩减为一个窄喉结构，类似漏斗状，后半部分则迅速扩张，同样类似漏斗状。</p>

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从流体力学角度出发，拉瓦尔喷管是一个很有意思的设计。</p>

一般而言，高压纯氧在喷管内运动遵循‘流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小’原理，喷管前半部分，高压纯氧随着喷管收敛缩小不断加速，在窄喉区域达到气流的运动速度临界点。</p>

这时，亚音速气流无法继续提升，不再遵循‘截面小处流速大，截面大处流速小’原理，情况与之恰恰相反，出现‘截面越大，流速越快’现象，所以到了后半部分，拉瓦尔喷管会迅速扩张，增大气流截面积。</p>

这个精妙绝伦的设计，使得气流运动速度和压力陡然激增，从每秒三百米提升一个数量级，达到2-3公里/秒，约为7马赫—8马赫左右。</p>

氧枪喷头采用拉瓦尔喷管设计，便能轻而易举获得超音速气流，而火箭发动机采用拉瓦尔喷管设计，就得到了前所未有的巨大推力。</p>

此外，耳熟能详的弹道导弹，防空导弹，空空导弹等发动机喷管，基本采用拉瓦尔喷管结构。</p>

好用，实在。</p>

不过，由于这个年代火箭和导弹均未诞生，人们还没有真正意义上认识到拉瓦尔喷管的价值，自从被瑞典人拉瓦尔发明取得专利以来，便放在家里吃灰。</p>

余华脑海已然构思出整个拉瓦尔喷管的形状结构，右手执笔，在崭新的设计图纸上，画出基于拉瓦尔喷管的氧枪喷头。</p>

整个氧枪喷头采用多孔式结构，总共三个微型拉瓦尔喷管结构，随后，余华建立的实时动态喷管数学模型进行分析，数分钟后，得出分析结果。</p>

在高压纯氧气流压力和流量恒定不变的情况下，三孔设计的超音速气流经过分流处理，速度正好适中，不会伤害到2T级转炉炉底内衬。</p>

单孔结构喷头，在同等工作氧压参数下，气流速度可以达到2公里每秒，会对炉底内衬造成严重冲击。</p>

“就用三孔喷头，非常适合2T级实验转炉。”得到分析结果，余华随即确定采用三孔喷头，紧接着，开始下一步设计——枪身。</p>

由于氧枪需要在温度和热辐射极高的转炉内工作，为了避免氧枪受热损坏，除了一条供氧管道外，还应当加入冷却散热管道。</p>

风冷散热肯定不行，必须用液态冷却。</p>

枪身部分设计，余华用的是三管齐下方桉，中心管道为主供氧管道，第二根管道为冷却水进水，最外层第三根管道为冷却水出水，枪身与枪尾连接处采用法兰和密封胶圈。</p>

设计图纸上，由一条条标准线条和符号构成的三孔喷头氧枪逐渐成形，余华一边设计一边建立数学模型，进行计算模拟，获得数据，然后根据这些计算数据进行修改。</p>