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星海破壁人

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第十章 数据的重量与决策的黎明(第1/3页)
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    周三傍晚,地下实验室的白炽灯在五十次分离测试后显得格外刺眼。空气中弥漫着继电器反复吸合的焦糊味,还有打印机吐纸的沙沙声。
    陈青山站在测试台旁,手里拿着厚厚一沓热敏纸记录——每一张都记录了一次分离机构作动的时间曲线。横坐标是时间(毫秒),纵坐标是分离弹簧的位移(毫米)。五十条曲线,像五十个心跳,在2.9到3.1秒的狭窄区间内起伏。
    “最后五次的数据明显偏右,”沈思用红色马克笔圈出最后五条曲线,“作动时间分别是3.08、3.09、3.07、3.10、3.08秒。全部超过3.05秒。”
    “电磁铁发热了,”张伟摸了摸分离机构的电磁铁外壳,烫手,“连续测试,线圈温度升高,电阻增大,电流减小,磁力减弱,作动就慢了。”
    林涛递过来一个红外测温枪:“现在外壳温度72度。设计工作温度上限是85度。但实际飞行中,电磁铁只工作一次,不会有温升问题。”
    “所以这最后五次的数据不能代表真实飞行情况?”陈青山问。
    “不能,”沈思摇头,“但前四十五次呢?你看分布。”
    她把五十个数据点输入笔记本电脑的Excel——这是2002年,Office XP刚出,Excel的图表功能还很基础,但够用了。散点图显示,五十个时间点在3.0秒左右波动,没有明显偏向。
    “计算均值和标准差,”沈思敲键盘,“均值3.01秒,标准差0.048秒。如果假设正态分布,那么99.7%的数据会落在均值加减三个标准差范围内,也就是2.866到3.154秒之间。”
    “但我们设计要求是3.0秒±0.05秒,”张伟皱眉,“2.866到3.154这个范围,下边界比设计下限低0.084秒,上边界比设计上限高0.104秒。超差了。”
    “可那是三个标准差的范围,”陈青山看着图表,“如果只考虑一个标准差的范围呢?”
    “均值加减一个标准差,2.962到3.058秒,完全在设计范围内。”沈思说。
    “那在工程中,”陈青山问,“我们该用几个标准差来评估?”
    刘宇从办公室过来,手里拿着本《航天器机构设计规范》:“看这里。对于非关键机构,可以用一倍标准差。对于关键机构,要用三倍标准差。分离机构算关键还是非关键?”
    “算关键,”张伟说,“分离失败,任务就失败了。”
    “那就要用三倍标准差范围评估,”刘宇放下规范,“结论是:当前设计存在超差风险,需要改进。”
    陈青山盯着那些数据点。在Excel散点图上,它们只是些小黑点,但每个点背后都是一次真实的物理过程——电磁铁通电,磁力吸引衔铁,压缩弹簧,弹簧释放,推动分离面。每一个环节都有公差,有波动,有不确定。
    这让他想起游戏里的伤害计算公式。一个技能打出去,伤害值不是固定的,而是在一个范围内随机波动。比如五雷咒,基础伤害100,波动范围±20%,实际伤害可能在80到120之间。你要按最坏情况(80)来规划战术,但期待平均情况(100)。
    “如果我们不能改进机构本身,”陈青山说,“能不能改进控制策略?比如,既然知道电磁铁发热会延迟,我们在飞行时序里加一个温度补偿?或者,既然分离时间有波动,我们调整二级点火时间,让它也跟着波动,保持相对时间恒定?”
    所有人都看向他。
    “说具体点。”刘宇说。
    “现在设计是:T=0秒一级点火,T=3.0秒分离,T=3.0秒二级点火。但如果分离时间在2.9到3.1秒波动,我们可以改成:T=3.0秒分离指令发出,实际分离时间在2.9-3.1秒之间,然后二级点火在分离后0.1秒,而不是固定的3.0秒。这样无论分离早还是晚,二级点火都在分离完成后0.1秒,保证安全。”
    “但二级点火是延时电路控制的,”林涛思考,“延时是固定的3.0秒,改不了。”
    “那就改一级点火时间,”陈青山思路打开,“既然分离时间会晚,我们让一级点火也晚0.1秒?不对,那总飞行时间就短了……”
    沈思在草稿纸上画时间轴:“其实最简单的方法,是接受这个波动,但强化分离机构的容错能力。比如,让分离弹簧的初始压缩量增大20%,这样即使电磁铁磁力因温升减弱,弹簧力也足够完成分离。或者,在分离面加导向销,保证即使分离不彻底,二级点火时也不会干涉。”
    “导向销可以加,”张伟说,“但增重。每增加一克重量,都要重新算推重比。”
    “算一下。”刘宇拍板。
    接下来的两个小时,实验室变成了计算战场。陈青山负责查材料密度——黄铜、铝合金、不锈钢。沈思算重量增加对推重比的影响。张伟画导向销的结构图。林涛算加工难度。
    晚上九点,初步结果:加四个黄铜导向销,总重增加8克。箭体总重从800克增加到808克,推重比从1.53降到1.52。依然大于1.5的安全线。
    “可以接受,”刘宇说,“但导向销要精确安装,保证同轴度。明天加工,周五装。周六试飞,时间很紧。”
    “今晚我画加工图,”张伟说,“明早送校工厂。”
    “我帮你。”陈青山说。
    “你该去游戏了,”沈思看了眼墙上的钟,“九点半,帮派活动要开始了。”
    陈青山一愣,他完全忘了时间。
    九点四十,陈青山冲进银河网吧。登录游戏,信箱爆满——老白
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