第440章 火銃製造要用到的學科知識
西大臨時教室。
李辰在黑闆上寫下最後一道題:「已知火銃管長三尺,火藥燃燒產生推力恆定,彈丸重三錢。求彈丸出膛速度?」
台下學生埋頭苦算。
三角函數、牛頓定律、能量守恆……這些新學的概念在腦子裡打架。教室裡隻有炭筆劃在木片上的沙沙聲,偶爾有人撓頭嘆氣。
趙淑儀第一個放下炭筆:「侯爺,學生算出來了。」
李辰走到她桌邊,看了看演算過程:「思路對,但這裡錯了。火藥推力不是完全轉化為動能,有損耗。要乘個係數,約零點七。」
「損耗?」趙淑儀不解,「損耗在哪裡?」
「管壁摩擦,空氣阻力,還有部分能量以熱和聲的形式散失,實際工程中,理論值要打折。這個折扣係數,得通過實驗測定。」
另一個學生舉手:「侯爺,那這個係數怎麼測?」
「問得好。」李辰拍拍手,「都停筆。今天咱們不待在教室裡算題了,去個地方——翡翠谷,火銃製造坊。」
學生們眼睛都亮了。八十個人齊刷刷站起來,桌椅闆凳一陣響。
「不過,」李辰擡手,「不能都去。製造坊地方小,機密多。隻能帶十個成績好、嘴嚴實的。」
學生們又蔫了。李辰點名:「趙淑儀、周文遠、李大柱、鐵牛、玄青……」
被點到的興高采烈,沒點到的垂頭喪氣。
李辰笑道:「沒去的別灰心。等這十個學明白了,回來教你們。這叫以點帶面,傳幫帶。」
半個時辰後,翡翠谷入口。
墨燃早就在等了,看見李辰帶著十個學生過來,眉頭皺得能夾死蒼蠅:「侯爺,您真把他們帶來了?這裡頭可都是機密!」
「放心,我心裡有數,這些都是西大尖子,嘴嚴實。再說,光靠咱們幾個人悶頭搞,搞到什麼時候?得培養後備力量。」
墨燃打量那十個學生。
趙淑儀他認識,其他幾個有面生,也有認識的。
「行吧。」墨燃勉強點頭,「但醜話說在前頭——進了製造坊,眼睛可以看,耳朵可以聽,嘴巴得閉緊。誰敢往外說,別怪我不客氣。」
學生們趕緊保證:「學生明白!」
進了製造坊,熱氣撲面而來。
左邊是鐵匠區,幾個赤膊漢子在打鐵,叮噹聲震耳欲聾。右邊是木工區,刨花飛舞,木香瀰漫。中間是試驗場,地上擺著各種半成品和失敗品。
李辰指著試驗場:「都看見了吧?這就是理論落地的地方。你們在教室裡算的那些公式,在這裡都要變成實物。」
他拿起一根炸裂的鐵管:「比如這個。管壁厚度兩分,按理說夠厚了,為什麼還炸?」
學生們圍過來看。鐵管從中間裂開,裂口參差不齊。
趙淑儀仔細觀察:「裂口邊緣有發藍的痕迹……是過熱了嗎?」
「對。」李辰點頭,「火藥燃燒溫度極高,鐵管局部過熱,強度下降,就炸了。怎麼解決?」
鐵匠兒子鐵牛舉手:「加厚管壁?」
「加厚會增加重量。」李辰搖頭,「士兵端不動。」
周文遠推推眼鏡:「那……用更好的材料?比如鋼?」
「鋼比鐵韌,但更難打制,成本高。」李辰道,「而且問題不隻在材料,在設計。」
他走到工作台前,拿起炭筆在木闆上畫:「看,這是現在的設計——直筒管,從頭到尾一樣粗。火藥在底部點燃,燃燒氣體往前推彈丸。但在這個過程中,氣體壓力分佈不均,底部壓力最大,所以底部最容易炸。」
學生們恍然大悟。
李辰繼續畫:「怎麼改進?設計漸縮管——底部粗,口部細。這樣氣體膨脹空間合理,壓力分佈均勻,就不容易炸了。」
「漸縮管的角度怎麼定?這就要用數學了。氣體膨脹規律、管壁承壓能力、彈丸運動阻力……這些因素綜合計算,才能找到最優角度。」
趙淑儀盯著公式,喃喃道:「原來……數學真能用在造東西上。」
「當然能。」李辰笑道,「不然我費那麼大勁教你們幹什麼?走,去鐵匠區。」
鐵匠區,幾個漢子正在打鐵片。燒紅的鐵塊在砧上反覆鍛打,火星四濺。
李辰拿起一片打好的鐵片:「這是熟鐵片,厚一分,用來卷槍管。但問題來了——怎麼保證每片鐵厚度均勻?」
鐵牛道:「靠眼力,靠手感。」
「靠眼力手感,十片裡能有八片合格就不錯了,要量產,得靠工具,靠標準。」
他讓鐵匠拿來卡尺——那是墨燃設計的簡易量具,木製,帶刻度。
「看,用這個量。」李辰演示,「厚度超過一分一,不合格;低於九厘,也不合格。隻有在一分正負一厘範圍內,才算合格。」
李大柱撓頭:「這麼嚴?」
「必須嚴,槍管是要人命的東西,差之毫釐,謬以千裡。一片鐵厚薄不均,捲成管就有薄弱點,一開槍就炸。到時候炸死的不是敵人,是自己人。」
學生們臉色都凝重了。
李辰繼續:「但問題又來了——鐵片在鍛打過程中會變形,會冷縮,怎麼保證每片都達標?這就要用到統計學。」
「假設打一百片鐵,測量厚度,數據會呈正態分佈。中心值是一分,大部分在一分正負一厘內,少數超出。我們的目標,是讓這個分佈越窄越好——也就是讓產品一緻性越高。」
周文遠眼睛亮了:「所以要提高工藝穩定性!控制爐溫,控制鍛打次數,控制淬火時間……」
「對。」李辰點頭,「而這些控制,都要數據支撐。爐溫多高最合適?鍛打多少次最均勻?淬火時間多長最韌?這些數據,要通過實驗收集,通過數學分析,才能找到最優解。」
「現在明白了吧?數學不是紙上談兵,是實打實的生產力。算得精,造得好;算得糙,造得差。就這麼簡單。」
中午,在製造坊的簡易食堂吃飯。
飯菜簡單——大鍋菜,雜糧餅,管飽。但學生們吃得津津有味,邊吃邊討論。
李大柱啃著餅說:「俺以前覺得,種地就是力氣活。進了西大才明白,種地也得算——啥時候播種,啥時候澆水,都有講究。」
鐵牛點頭:「打鐵也是。俺爹打了三十年鐵,全憑經驗。可經驗這東西,說不清道不明,傳都難傳。要是能像侯爺說的,把經驗變成數據,變成公式,那後人學起來就快了。」
趙淑儀小口吃著菜,心裡翻江倒海。她發現,自己從前在內院學的那些「本事」,在這裡一文不值。真正的本事,是能解決實際問題的學問。
飯後,李辰帶他們去試驗場。
玄青正在試驗新配比的火藥。小道士小心翼翼地把不同比例的硝石、硫磺、木炭混合,裝進竹筒,點燃引線。
「轟!」
一聲悶響,竹筒炸開,白煙瀰漫。
玄青記錄:「第七組配比,威力中等,燃燒速度偏快。」
李辰走過去:「數據記全了嗎?環境溫度、濕度、裝葯密度……」
「記了記了。」玄青遞上記錄本,「師傅您看。」
李辰翻看著:「嗯,有進步。但還缺關鍵一項——燃燒溫度。不同配比,燃燒溫度不同,這直接影響槍管壽命。」
「怎麼測溫度?」玄青問。
「用熱電偶。」李辰脫口而出,隨即意識到這個時代沒有,改口,「用間接法。測量燃燒前後金屬片的溫度變化,反推燃燒溫度。這需要更精密的測量工具,更複雜的計算。」
李辰在黑闆上寫下一串公式:「看,這是熱傳導方程。通過測量金屬片溫度隨時間的變化,可以反推熱源溫度。而熱源溫度,就是火藥燃燒溫度。」
學生們圍過來看。
公式複雜,涉及微分方程,很多人看不懂。
李辰耐心講解:「看不懂沒關係,先記著。等你們學到微積分,就明白了。現在隻要知道一點——學問是相通的。火藥配比是化學,燃燒溫度是物理,測量計算是數學。要造好火銃,這些學問都得用上。」
周文遠問:「侯爺,那……那咱們現在造火銃,遇到的最大難題是什麼?」
李辰看向墨燃。
墨燃嘆口氣:「最大的難題,是材料一緻性。十根槍管,用同樣的工藝,同樣的材料,造出來性能還不一樣。有時這根打一百發沒事,那根打二十發就裂。找不到規律,頭疼。」
李辰點頭:「這就是統計學要解決的問題。收集大量數據,分析變異來源,找到關鍵控制點。但咱們現在人手不足,數據收集慢,分析更慢。」
趙淑儀脫口而出:「學生可以幫忙!」
其他學生也紛紛說:「學生也可以!」
李辰笑了:「好,那給你們布置個任務——從今天起,分組記錄製造坊的各項數據。鐵匠組記錄每片鐵的厚度、硬度;火藥組記錄每次試驗的配比、威力、燃燒速度;裝配組記錄每支火銃的零件尺寸、裝配精度……」
他一口氣說了十幾項。學生們趕緊記。
「數據收集要準確,要完整。」李辰強調,「一個月後,咱們用這些數據做分析,找出問題,改進工藝。到時候,誰的貢獻大,誰就當製造坊的數據分析員,領雙倍工錢!」
學生們眼睛都亮了。不光為工錢,更為能參與這麼重要的事。
傍晚,離開翡翠谷時,學生們還沉浸在興奮中。
趙淑儀走在最後,說:「侯爺,學生……學生想住到製造坊來。」
李辰一愣:「住這兒?條件可比西大宿舍還差。」
「學生不怕,學生想跟著玄青學火藥,跟著鐵牛學打鐵,跟著墨先生學設計。白天幹活,晚上整理數據。這樣學得快,也能多幫忙。」
李辰看著她。這個曾經一心爭寵的女人,現在眼裡全是求知的渴望。
「行。」李辰點頭,「不過得約法三章——第一,注意安全;第二,按時完成西大學業;第三,每周回桃花源一次,彙報進展。」
「學生遵命!」
回程的船上,學生們嘰嘰喳喳討論個不停。
李大柱說:「俺回去就跟俺爹說,種地也得講科學!俺要改良農具!」
鐵牛說:「俺要把打鐵的每道工序都量化,寫成冊子,傳給後人!」
周文遠推推眼鏡:「在下……在下想寫本書,《火銃製造數學原理》,把今天的見聞都記下來。」
李辰聽著,心裡欣慰。
種子,已經播下了。
接下來,就是等待發芽,生長,開花,結果。


