西大临时教室。
李辰在黑板上写下最后一道题:“已知火铳管长三尺,火药燃烧产生推力恒定,弹丸重三钱。求弹丸出膛速度?”
台下学生埋头苦算。
三角函数、牛顿定律、能量守恒……这些新学的概念在脑子里打架。教室里只有炭笔划在木片上的沙沙声,偶尔有人挠头叹气。
赵淑仪第一个放下炭笔:“侯爷,学生算出来了。”
李辰走到她桌边,看了看演算过程:“思路对,但这里错了。火药推力不是完全转化为动能,有损耗。要乘个系数,约零点七。”
“损耗?”赵淑仪不解,“损耗在哪里?”
“管壁摩擦,空气阻力,还有部分能量以热和声的形式散失,实际工程中,理论值要打折。这个折扣系数,得通过实验测定。”
另一个学生举手:“侯爷,那这个系数怎么测?”
“问得好。”李辰拍拍手,“都停笔。今咱们不待在教室里算题了,去个地方——翡翠谷,火铳制造坊。”
学生们眼睛都亮了。八十个人齐刷刷站起来,桌椅板凳一阵响。
“不过,”李辰抬手,“不能都去。制造坊地方,机密多。只能带十个成绩好、嘴严实的。”
学生们又蔫了。李辰点名:“赵淑仪、周文远、李大柱、铁牛、玄青……”
被点到的兴高采烈,没点到的垂头丧气。
李辰笑道:“没去的别灰心。等这十个学明白了,回来教你们。这叫以点带面,传帮带。”
半个时辰后,翡翠谷入口。
墨燃早就在等了,看见李辰带着十个学生过来,眉头皱得能夹死苍蝇:“侯爷,您真把他们带来了?这里头可都是机密!”
“放心,我心里有数,这些都是西大尖子,嘴严实。再,光靠咱们几个人闷头搞,搞到什么时候?得培养后备力量。”
墨燃打量那十个学生。
赵淑仪他认识,其他几个有面生,也有认识的。
“行吧。”墨燃勉强点头,“但丑话在前头——进了制造坊,眼睛可以看,耳朵可以听,嘴巴得闭紧。谁敢往外,别怪我不客气。”
学生们赶紧保证:“学生明白!”
进了制造坊,热气扑面而来。
左边是铁匠区,几个赤膊汉子在打铁,叮当声震耳欲聋。右边是木工区,刨花飞舞,木香弥漫。中间是试验场,地上摆着各种半成品和失败品。
李辰指着试验场:“都看见了吧?这就是理论落地的地方。你们在教室里算的那些公式,在这里都要变成实物。”
他拿起一根炸裂的铁管:“比如这个。管壁厚度两分,按理够厚了,为什么还炸?”
学生们围过来看。铁管从中间裂开,裂口参差不齐。
赵淑仪仔细观察:“裂口边缘有发蓝的痕迹……是过热了吗?”
“对。”李辰点头,“火药燃烧温度极高,铁管局部过热,强度下降,就炸了。怎么解决?”
铁匠儿子铁牛举手:“加厚管壁?”
“加厚会增加重量。”李辰摇头,“士兵端不动。”
周文远推推眼镜:“那……用更好的材料?比如钢?”
“钢比铁韧,但更难打制,成本高。”李辰道,“而且问题不只在材料,在设计。”
他走到工作台前,拿起炭笔在木板上画:“看,这是现在的设计——直筒管,从头到尾一样粗。火药在底部点燃,燃烧气体往前推弹丸。但在这个过程中,气体压力分布不均,底部压力最大,所以底部最容易炸。”
学生们恍然大悟。
李辰继续画:“怎么改进?设计渐缩管——底部粗,口部细。这样气体膨胀空间合理,压力分布均匀,就不容易炸了。”
“渐缩管的角度怎么定?这就要用数学了。气体膨胀规律、管壁承压能力、弹丸运动阻力……这些因素综合计算,才能找到最优角度。”
赵淑仪盯着公式,喃喃道:“原来……数学真能用在造东西上。”
“当然能。”李辰笑道,“不然我费那么大劲教你们干什么?走,去铁匠区。”
铁匠区,几个汉子正在打铁片。烧红的铁块在砧上反复锻打,火星四溅。
李辰拿起一片打好的铁片:“这是熟铁片,厚一分,用来卷枪管。但问题来了——怎么保证每片铁厚度均匀?”
铁牛道:“靠眼力,靠手福”
“靠眼力手感,十片里能有八片合格就不错了,要量产,得靠工具,靠标准。”
他让铁匠拿来卡尺——那是墨燃设计的简易量具,木制,带刻度。
“看,用这个量。”李辰演示,“厚度超过一分一,不合格;低于九厘,也不合格。只有在一分正负一厘范围内,才算合格。”
李大柱挠头:“这么严?”
“必须严,枪管是要人命的东西,差之毫厘,谬以千里。一片铁厚薄不均,卷成管就有薄弱点,一开枪就炸。到时候炸死的不是敌人,是自己人。”
学生们脸色都凝重了。
李辰继续:“但问题又来了——铁片在锻打过程中会变形,会冷缩,怎么保证每片都达标?这就要用到统计学。”
“假设打一百片铁,测量厚度,数据会呈正态分布。中心值是一分,大部分在一分正负一厘内,少数超出。我们的目标,是让这个分布越窄越好——也就是让产品一致性越高。”
周文远眼睛亮了:“所以要提高工艺稳定性!控制炉温,控制锻打次数,控制淬火时间……”
“对。”李辰点头,“而这些控制,都要数据支撑。炉温多高最合适?锻打多少次最均匀?淬火时间多长最韧?这些数据,要通过实验收集,通过数学分析,才能找到最优解。”
“现在明白了吧?数学不是纸上谈兵,是实打实的生产力。算得精,造得好;算得糙,造得差。就这么简单。”
中午,在制造坊的简易食堂吃饭。
饭菜简单——大锅菜,杂粮饼,管饱。但学生们吃得津津有味,边吃边讨论。
李大柱啃着饼:“俺以前觉得,种地就是力气活。进了西大才明白,种地也得算——啥时候播种,啥时候浇水,都有讲究。”
铁牛点头:“打铁也是。俺爹打了三十年铁,全凭经验。可经验这东西,不清道不明,传都难传。要是能像侯爷的,把经验变成数据,变成公式,那后人学起来就快了。”
赵淑仪口吃着菜,心里翻江倒海。她发现,自己从前在内院学的那些“本事”,在这里一文不值。真正的本事,是能解决实际问题的学问。
饭后,李辰带他们去试验场。
玄青正在试验新配比的火药。道士心翼翼地把不同比例的硝石、硫磺、木炭混合,装进竹筒,点燃引线。
“轰!”
一声闷响,竹筒炸开,白烟弥漫。
玄青记录:“第七组配比,威力中等,燃烧速度偏快。”
李辰走过去:“数据记全了吗?环境温度、湿度、装药密度……”
“记了记了。”玄青递上记录本,“师傅您看。”
李辰翻看着:“嗯,有进步。但还缺关键一项——燃烧温度。不同配比,燃烧温度不同,这直接影响枪管寿命。”
“怎么测温度?”玄青问。
“用热电偶。”李辰脱口而出,随即意识到这个时代没有,改口,“用间接法。测量燃烧前后金属片的温度变化,反推燃烧温度。这需要更精密的测量工具,更复杂的计算。”
李辰在黑板上写下一串公式:“看,这是热传导方程。通过测量金属片温度随时间的变化,可以反推热源温度。而热源温度,就是火药燃烧温度。”
学生们围过来看。
公式复杂,涉及微分方程,很多人看不懂。
李辰耐心讲解:“看不懂没关系,先记着。等你们学到微积分,就明白了。现在只要知道一点——学问是相通的。火药配比是化学,燃烧温度是物理,测量计算是数学。要造好火铳,这些学问都得用上。”
周文远问:“侯爷,那……那咱们现在造火铳,遇到的最大难题是什么?”
李辰看向墨燃。
墨燃叹口气:“最大的难题,是材料一致性。十根枪管,用同样的工艺,同样的材料,造出来性能还不一样。有时这根打一百发没事,那根打二十发就裂。找不到规律,头疼。”
李辰点头:“这就是统计学要解决的问题。收集大量数据,分析变异来源,找到关键控制点。但咱们现在人手不足,数据收集慢,分析更慢。”
赵淑仪脱口而出:“学生可以帮忙!”
其他学生也纷纷:“学生也可以!”
李辰笑了:“好,那给你们布置个任务——从今起,分组记录制造坊的各项数据。铁匠组记录每片铁的厚度、硬度;火药组记录每次试验的配比、威力、燃烧速度;装配组记录每支火铳的零件尺寸、装配精度……”
他一口气了十几项。学生们赶紧记。
“数据收集要准确,要完整。”李辰强调,“一个月后,咱们用这些数据做分析,找出问题,改进工艺。到时候,谁的贡献大,谁就当制造坊的数据分析员,领双倍工钱!”
学生们眼睛都亮了。不光为工钱,更为能参与这么重要的事。
傍晚,离开翡翠谷时,学生们还沉浸在兴奋郑
赵淑仪走在最后,:“侯爷,学生……学生想住到制造坊来。”
李辰一愣:“住这儿?条件可比西大宿舍还差。”
“学生不怕,学生想跟着玄青学火药,跟着铁牛学打铁,跟着墨先生学设计。白干活,晚上整理数据。这样学得快,也能多帮忙。”
李辰看着她。这个曾经一心争宠的女人,现在眼里全是求知的渴望。
“校”李辰点头,“不过得约法三章——第一,注意安全;第二,按时完成西大学业;第三,每周回桃花源一次,汇报进展。”
“学生遵命!”
回程的船上,学生们叽叽喳喳讨论个不停。
李大柱:“俺回去就跟俺爹,种地也得讲科学!俺要改良农具!”
铁牛:“俺要把打铁的每道工序都量化,写成册子,传给后人!”
周文远推推眼镜:“在下……在下想写本书,《火铳制造数学原理》,把今的见闻都记下来。”
李辰听着,心里欣慰。
种子,已经播下了。
接下来,就是等待发芽,生长,开花,结果。
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