前不久
建設(shè)在北京懷柔科學(xué)城的
JF-22超高速風(fēng)洞通過(guò)驗(yàn)收
引發(fā)高度關(guān)注
這一國(guó)之重器的性能指標(biāo)
在國(guó)際上達(dá)到了什么水平？
它又將開(kāi)展哪些實(shí)驗(yàn)？
相當(dāng)于約30倍聲速！記者探訪JF-22風(fēng)洞
走進(jìn)位于北京懷柔科學(xué)城的空天飛行高溫氣動(dòng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，記者看到了剛剛通過(guò)驗(yàn)收的JF-22超高速激波風(fēng)洞。它全長(zhǎng)167米，各項(xiàng)性能指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先，為空天往返系統(tǒng)以及超高聲速飛行器研制提供了有力支撐。
作為研制新一代飛行器的搖籃，JF-22超高速風(fēng)洞可以復(fù)現(xiàn)40到90千米高空、速度最高達(dá)每秒10千米，相當(dāng)于約30倍聲速的飛行條件。
據(jù)中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員、懷柔激波風(fēng)洞項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姜宗林介紹：
1.JF-22吹出來(lái)的流場(chǎng)大概有2.5米直徑，一般國(guó)外最大的是1.5米直徑，可以放更大的飛行器；
2.在馬赫數(shù)為10的時(shí)候，JF-22可以達(dá)到40個(gè)毫秒，比國(guó)內(nèi)外同類先進(jìn)水平有成倍的提高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度也更高；
3.JF-22總溫高、總壓高、性能高，目前世界上沒(méi)有其它風(fēng)洞可以相比。
風(fēng)洞是如何工作的？激波風(fēng)洞有何特點(diǎn)？
JF-22超高速風(fēng)洞，也叫爆轟驅(qū)動(dòng)超高速高焓激波風(fēng)洞。名字聽(tīng)上去就特別的高大上，作為飛行器的搖籃，風(fēng)洞究竟是如何工作的？激波風(fēng)洞又有何特點(diǎn)？又將開(kāi)展哪些實(shí)驗(yàn)？來(lái)聽(tīng)聽(tīng)專家的解讀↓↓↓
瞄準(zhǔn)天地往返飛行技術(shù) 科研團(tuán)隊(duì)首先展開(kāi)研究
JF-22超高速風(fēng)洞的研發(fā)目標(biāo)主要是為解決超高速飛行技術(shù)的試驗(yàn)研究問(wèn)題，在項(xiàng)目驗(yàn)收后，科研團(tuán)隊(duì)首先展開(kāi)的就是天地往返飛行技術(shù)的研究。據(jù)中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員、懷柔激波風(fēng)洞現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人韓桂來(lái)介紹，“我們最近正要研究?jī)杉?jí)或者多級(jí)入軌的這樣一個(gè)飛行器，火箭是垂直起降，將來(lái)我們要通過(guò)飛行器水平起降，然后飛到比方說(shuō)30公里到40公里高度，再把第二級(jí)釋放出來(lái)，接著往上飛，形成一個(gè)接力的模式，叫兩級(jí)或者多級(jí)入軌，所以最近我們也正在準(zhǔn)備這樣一個(gè)相應(yīng)的分離方案的實(shí)驗(yàn)，主要就是來(lái)探索下面級(jí)跟上面級(jí)產(chǎn)生分離的過(guò)程。”
而另?yè)?jù)姜宗林介紹，“風(fēng)洞研究的話，我們已經(jīng)把高超聲波分離的概念解決了，從實(shí)驗(yàn)的角度，我們非常成功、非常安全解決這個(gè)問(wèn)題了。另外，我們還要做不同飛行速度下的分離，拿到這些數(shù)據(jù)，飛行器設(shè)計(jì)、飛行實(shí)驗(yàn)就非常容易了?！?/p>
JF-12和JF-22 覆蓋全部“飛行走廊”實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/strong>
2012年研制成功的JF-12復(fù)現(xiàn)風(fēng)洞，總長(zhǎng)265米，成為當(dāng)時(shí)國(guó)際最大、整體性能最先進(jìn)的激波風(fēng)洞。而JF-22超高速風(fēng)洞也于近日完成驗(yàn)收開(kāi)始正式運(yùn)行。
JF-12復(fù)現(xiàn)風(fēng)洞和JF-22超高速風(fēng)洞分別是對(duì)應(yīng)領(lǐng)域規(guī)模最大、性能最先進(jìn)的激波風(fēng)洞，使我國(guó)成為高超聲速領(lǐng)域唯一具備覆蓋全部“飛行走廊”實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ膰?guó)家。
JF-12復(fù)現(xiàn)風(fēng)洞和JF-22超高速風(fēng)洞可分別實(shí)現(xiàn)每秒1.5到3千米和每秒3到10千米的實(shí)驗(yàn)條件，共同構(gòu)成覆蓋馬赫數(shù)5到25、飛行高度25到90千米的氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
姜宗林介紹說(shuō)，可以利用風(fēng)洞做高超聲速發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)。“我們實(shí)驗(yàn)室提出一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)，叫做駐定斜爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)在我們用JF-12已經(jīng)做到馬赫數(shù)7到馬赫數(shù)9，現(xiàn)在看來(lái)新型的發(fā)動(dòng)機(jī)比傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率要高50%，燃燒穩(wěn)定；JF-22準(zhǔn)備從馬赫數(shù)9一直做到馬赫數(shù)16。如果有這樣一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)做完之后，我覺(jué)得對(duì)我們國(guó)家下一步的航空航天技術(shù)是一個(gè)非常大的推動(dòng)。”
此外，科研團(tuán)隊(duì)還將利用激波風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，展開(kāi)滑翔式飛行器、天地往返飛行器、多級(jí)入軌飛行器等研究，支撐和服務(wù)國(guó)家高超聲速科技領(lǐng)域重大需求和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
組建攻關(guān)團(tuán)隊(duì) 我國(guó)另辟蹊徑
早在2021年8月，央視軍事頻道也曾介紹過(guò)當(dāng)時(shí)在建的JF-22風(fēng)洞。上世紀(jì)五六十年代，在錢(qián)學(xué)森、郭永懷的戰(zhàn)略部署下，中科院力學(xué)所組建起我國(guó)首個(gè)高超聲速激波風(fēng)洞科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)放棄當(dāng)時(shí)國(guó)際通行技術(shù)，通過(guò)幾十年的技術(shù)攻關(guān)，另辟蹊徑實(shí)現(xiàn)爆轟驅(qū)動(dòng)理論創(chuàng)新。
上世紀(jì)九十年代末，姜宗林（激波風(fēng)洞項(xiàng)目負(fù)責(zé)人）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟大型爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞攻關(guān)。
2012年，JF-12風(fēng)洞研制成功。如今，JF-22風(fēng)洞通過(guò)驗(yàn)收并開(kāi)始運(yùn)行。
什么是風(fēng)洞？
NASA官網(wǎng)上對(duì)風(fēng)洞有個(gè)接地氣的定義：風(fēng)洞是內(nèi)部有空氣流動(dòng)的大管子。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，風(fēng)洞是通過(guò)人工產(chǎn)生和控制氣流，模擬飛行器或物體周?chē)鷼怏w的流動(dòng)及空中各種復(fù)雜的飛行狀態(tài)，并可量度氣流對(duì)物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀試驗(yàn)設(shè)備。它是進(jìn)行空氣動(dòng)力試驗(yàn)最常用、最有效的工具，是現(xiàn)代飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭等研制定型和生產(chǎn)的“綠色通道”，風(fēng)洞也可以看作為地面上人為地創(chuàng)造了一個(gè)“天空”。風(fēng)洞通常被用來(lái)測(cè)試飛機(jī)、汽車(chē)、宇宙飛船，以及幾乎所有與周?chē)諝饬鲃?dòng)有關(guān)的工程應(yīng)用，甚至高爾夫球。
▲風(fēng)洞原理簡(jiǎn)示圖
風(fēng)洞主要由洞身、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)組成。每個(gè)部件的形式因風(fēng)洞的類型而異。實(shí)驗(yàn)部分主要是用于測(cè)量和觀察模型，在實(shí)驗(yàn)段的上游有穩(wěn)定段和噴管，穩(wěn)定段的作用是提高氣流的平直度和減小氣流的紊亂程度，而噴管的作用則是將氣流加速到所需的速度；在實(shí)驗(yàn)段的下游一般有擴(kuò)散器，用于降低流速和殘余速度損失，還有一個(gè)排氣段，用于將風(fēng)洞外的氣流或回流段引導(dǎo)至風(fēng)洞的入口。
▲風(fēng)洞基本構(gòu)成
（來(lái)源：中央廣播電視總臺(tái)、央視軍事、綜合CCTV-13《共同關(guān)注》、中科院之聲、政知道、力學(xué)科普）
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