向全世界宣布,33马赫高超风洞建成,中国独创技术,领先美国20年

2023-10-12 20:14:05

什么是风洞

中国向全世界宣布,33马赫高超风洞已经建成,这项中国的独创技术远远领先美国20年,此消息一出令世界震惊。

那么这项技术究竟有多厉害,竟然能领先美国20年?

很多人对“风洞”一词是比较陌生的,甚至在不少人的潜意识里,“风洞”就是一个通过让空气迅速通过的洞口罢了。

也或者说,大家认为的“风洞”就是让一台大功率的风扇朝着一个洞口去使劲吹,因此来形成快速的空气流动。

其实不然,从科学技术应用的角度来看,“风洞”的原理和功能要远比我们想象的复杂的多,并且真正建造高速的“风洞”难度系数也很高。

而我们这里说的“风洞”,即风洞实验室,是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况。

除此之外,风洞还可以量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备,它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。

至于风洞实验,则是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分,它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用,也随着工业空气动力学的发展在各个领域不可或缺。

而这种实验方法,流动条件却是极其容易控制,并且在实验时,经常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风,还通过检测仪器和设备取得实验数据。

高超风洞是什么

至于高超风洞则是指高超音速风洞,它是指实验段马赫数范围约为5~14,气流温度高到能防止气流等熵膨胀到上述马赫数时在实验段发生液化,而没有高到足以产生真实气体效应的风洞。

针对这一高难度技术,目前世界上只有三个国家对高超音速实施了测试,那就是俄罗斯、美国和中国,至于其他国家,要不没有完备的技术,要不就是还不具备建造的条件。

毕竟,像“高超音速风波”的建造,不仅在技术上难度很大,而且花费极高,对于不少国家来说,认为直接拿钱买现成的飞行器就足够了,所以不愿耗费更大的精力来研究。

或许会有人说,既然如此我国为何还要花费这么大的精力搞这项技术呢,跟其他国家一样照着买不就行了?

对于这样的言论,我们必须清楚一点,那就是风洞对于航天航空事业的发展是起着至关重要的作用。

如果我国不主动有准备的去进行发展,那么很有可能在未来会在这项技术上,遭到外国的卡脖子。

毕竟,中国作为综合实力最强的发展中国家,美国眼看中国越来越强对自身在世界的地位威胁越来越大,所以不遗余力的逐渐在各个领域卡中国的脖子。

既然如此,中国又怎会将自己置于这种境地?所以为了不处于被动,中国着力发展风洞技术,就是为了能完全独立不被外国限制。

毕竟,风洞发展到今天,它已经成为飞行器研制过程中必不可少的一环,而一架飞行器在上天进行试飞之前,必须要经历在风洞中的实验,实验次数更是惊人的高大成千上万次。

这一点,意味着如果想要制造出顶尖的飞行器,那么对风洞的要求也就更高。

中国风洞技术领先全球的原因

而中国的风洞建设,则起源于钱学森和郭永怀,他们早在50年代时就已经敏锐捕捉到了高超音速在未来武器的发展中,对一个国家有着关键性影响作用。

因此,钱学森和郭永怀便大力倡导和研究了风洞技术。1965年,郭永怀在四川组建了高速空气动力研究机构。

时隔三年后,郭永怀又在此基础上领导并组建了中国空气动力研究发展中心,也是比欧美更早规模性的建设风洞实验室,这也是为什么中国风洞技术能领先全球的原因。

而中国之所以能在高超音速导弹上做到领先全球,最关键的就是中国在高超声速风洞领域达到了领先世界20年的技术高度。

这一项技术,连美国都尝试失败。

只因,去年美国就有曾试过高超音速导弹项目,虽然努力尝试了,但最后结果却不如人意,眼看项目进行的如此失败,就有美国议员建议砍掉这个项目。

中国领先美国20年的技术

但想必美国怎么也没想到,他们做不到的中国做到了。2023年5月30日,据中科院力学所的消息,我国JF-22超高速风洞研制成功,先进水平领先全球20年。

从这一点来看,中美发展的对比已经很清晰了。毕竟这独创技术的含金量确实不可小觑,这也怪不得美国的重要人物,会在听证会上提到中国时,用“很麻烦”来形容。

而这一代表科技之光的技术被攻克,也就意味着中国风洞更能“吹”了。而我国在风洞技术上的突破,也证明了我国在航天航空事业的又一提高。

那么JF-22到底有多牛呢?

首先,在了解JF-22之前,我们将它和之前的JF-12做一个对比,在JF-22出现之前,JF-12的风速可以达到9马赫,也就是3062米/秒,温度可以达到3000摄氏度左右,已经是“超级风洞”了。

如果对这个没有概念,那么举一个例子就可以明白JF-12的厉害,那就是如果以9马赫的速度飞行,北京飞到纽约,只需要2小时。

从这一点便能了解到,JF-12性能究竟有多强大。

那么也就是在JF-12的基础上,JF-22的各方面性能都更高,其中,JF-22的试验能力比JF-12提高10倍。

其次,JF-12通过正向爆轰驱动器,为激波风洞提供平稳的驱动气流。可以模拟高度为40~100公里高空,最高速度可达到30马赫(每秒10000米)的飞行条件。

除此之外,“JF-22超高速风洞”一个最基本的思想就是奔着天地往返系统,做成之后可以把卫星发射、航天器发射的费用减少90%。

而这一成功,中国再次证明了我国不停的在突破技术上的限制,形成弯道超车的现象,不再被美国卡脖子。

而我国,之所以能在这项技术上有如此大的突破,多亏了俞鸿儒院士的团队。

俞鸿儒院士团队,根据高超声速风波实验模拟中的四大需求出发独创了爆轰驱动高燃激波风洞技术,建立了系统的爆轰驱动高超声速风洞理论,并进一步提出了激波反射型正向爆轰驱动方法。

也正是俞鸿儒院士的成功,让人不得不再次感叹其徒孙三代真牛!

1956年,俞鸿儒考入中国科学力学研究所,因此成为了郭永怀的学生。而俞鸿儒,也是经过郭永怀的指导传授,将研发激波管技术作为自己终身的研究方向。

1958年,俞鸿儒和他的组员接受了建设超声速风洞的任务,并被调入气动实验部,就在仅仅6年后JF-4A反射型激波风洞正式建成。

正是俞鸿儒对爆轰现象的发现,才依靠此理论历经了40年世界首座爆轰驱动激波风洞JF10于1997年建成,为我国高超音速风洞的建造打下了牢固基础。

除此之外,俞鸿儒院士对国家的贡献并不仅限于此,在过去的几十年里,俞鸿儒院士培养了大批的学术精英和国家栋梁,甚至,俞鸿儒为了技术的发展,年近七旬的他将弟子姜宗林引进回国。

而姜宗林,也是后期为风洞技术贡献甚大的一名研究员。也正是因为有俞鸿儒的指导和姜宗林的实践,两人强强联手,这才创造了有着“高超巨龙”之称的JF12激波风洞的建成。

这样的成就,自然配得上最牛徒孙三代之称!而我国,正是因为有这些默默无闻的科学家呕心沥血的付出,才有了在国际上的精彩亮相。

如今,中国的风洞技术已经领先世界,而这背后自然离不开像俞鸿儒、姜宗林这样优秀的科学家的努力。

可即便拥有如此显著的成绩,俞鸿儒院士对此也只是用一句“我们就帮了一点忙”来概括,如此谦虚,实在令人敬佩!

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