中国高超音速风洞全球领先? 同美国相比差距非常明显,仅相当于美国八九十年代水平

来源: 2021-06-01 15:07:47 [] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (11774 bytes)
 

  在近年来国内媒体的一些报道中,经常将我们的JF12风洞称为全球最先进的风洞。甚至还有说法指出,JF12风洞领先美国30年。这些浮躁且有些是歪曲事实的报道,造成了很多不必要的误解。比如在此之前,就有一位读者信誓旦旦地指出,“美国为什么搞不好超高音速飞行器,就是因为没有相同级别的风洞”。那么事实究竟是不是这样呢?

  JF12风洞是我国在飞行器地面测试技术领域的巨大成就,但与此同时也伴随着一些浮夸的不实报道。

  根据我国官方的权威说法,JF12风洞可复现高度为25~40千米高空、飞行速度为5~9马赫的飞行条件。而按照中科院高温气体动力学国家重点实验室研究员韩贵来在2018年3月份的说法,10~25马赫的高超声速风洞仍然处于研制之中,其终极目标是面向航天飞机进行试验。请注意这些关键词,我们后面还会提及。

  首先需要明确一点,美国没有高超音速风洞的观点根本就是胡说八道。它不但拥有高超音速激波风洞,而且已经呈现出系列化发展的趋势。卡尔斯本大学巴法罗研究中心(CUBRC)的LENS系列激波风洞闻名世界,拥有全尺寸及高马赫数下的试验模拟能力,对美国航天工业的众多科研项目和飞行器获得可靠数据提供了大量的支撑。

  美国的高超音速风洞设施已系列化发展,可以做太空发射系统(SLS)的高马赫数条件模拟。

  美国太空发射系统(SLS)在高超音速风洞中做实验的照片

  LENS系列激波风洞具体包括:第一种是LENS I激波风洞,1991年建成,主要用于评估导引头,后来为增加低高度的性能,实施过技术改造,曾用于试验X-34飞行器;第二种是LENS II激波风洞,1996年建成,位于LENS I风洞的旁边,两者结构相似,但主要是用作超燃冲压发动机和气动光学的评估,以及进行3~8马赫级飞行器的模拟实验,比较典型的飞行器试验是X-43模拟。

  第三种是LENS X激波风洞。该风洞则是在LENS II风洞设施的基础上进行扩充和改造,可用于试验的马赫数范围为14~22马赫。之所以要进行这样的改造,是因为在高焓试验期间,试验气体会依靠激波加热两次并达到滞止状态,会造成部分气体理解,或使自由流达到非平衡状态。于是,又在LENS II风洞上增加了一段,从而使气流在膨胀管中非定常膨胀后再在发散性喷管中进行稳定的膨胀,由此就变成膨胀风洞,从而获得真实高焓自由流。

  在高超音速飞行器研发领域,美国并不像一些观点所说的那样落后中国。

  这张照片经常被当作中国助推-滑翔弹头的配图,而实际上它是美国DARPA下的一个科研项目。

  这个系列的风洞里面,LENS XX膨胀风洞是最新的,也是能力最强的。该风洞于2009年建成,以LENS X激波风洞为原型,它也是世界上规模最大的高焓膨胀风洞。这个风洞的强大之处,是能够模拟马赫数达到30以及之上的高超音飞行器的条件。该风洞的模拟能力包括:航天飞机50~75千米高度范围的再入模拟;阿波罗飞船和空间探索飞行器的再入模拟;典型洲际导弹的再入模拟。

  尽管获得一些飞行器的技术数据已经开始逐步依靠超级计算机,但风洞的作用仍然是无可替代的。依靠LENS系列高超音速激波风洞,美国已经具备模拟从3~30马赫级的飞行条件的能力。相比之下,我国最先进的JF12风洞所模拟条件仅达到20世纪90年代中期建成的LENS II激波风洞的水平。而模拟航天飞机和洲际导弹级别的风洞,我国仍然处于研发之中,还没有造出来。

  美国DARPA的下面的高超音速飞行器项目

  X-34飞行器的模型曾在LENS风洞中做过试验

  毋庸置疑,JF12激波风洞的研制成功,对我国实施飞行器地面模拟实验有着巨大的作用。它使用了我国独创的爆轰驱动方法,使我国大型气动试验装备建设实现了从仿制到自主创新发展的飞跃。但与此同时,我们也应当看到,中国的风洞同全球最先进水平仍然有很大的差距。那些吹嘘全球领先和超过美国多少年的论调,读起来很振奋人心,其实对于国内关心风洞的人们客观地认为我国这个领域发展是有害的。

所有跟帖: 

美帝的30马赫风洞,十几年前已投入使用。60马赫风洞在建 -ncaa- 给 ncaa 发送悄悄话 ncaa 的个人群组 (0 bytes) () 06/01/2021 postreply 15:08:59

孔径直经和持续时间远远落后中国的。美国高超声速导弹落后,和没有合适的超高速风洞有些关系 -奔流12959- 给 奔流12959 发送悄悄话 奔流12959 的个人群组 (0 bytes) () 06/01/2021 postreply 18:22:23

文中的图看不到,是原创还是转帖? -TBz- 给 TBz 发送悄悄话 TBz 的博客首页 TBz 的个人群组 (0 bytes) () 06/01/2021 postreply 15:15:43

吹牛皮不上税,从来就不会有60马赫的风洞 -547788- 给 547788 发送悄悄话 547788 的博客首页 547788 的个人群组 (0 bytes) () 06/01/2021 postreply 16:09:52

现在世界最强大的风洞是美国的30马赫风洞,中国正在建造一个36马赫的超高音速风洞 -猎人之家- 给 猎人之家 发送悄悄话 猎人之家 的个人群组 (0 bytes) () 06/01/2021 postreply 19:30:20

吹风持续时间非常短,孔径也小 -奔流12959- 给 奔流12959 发送悄悄话 奔流12959 的个人群组 (0 bytes) () 06/01/2021 postreply 22:34:52

30 马赫,已经高于第一宇宙速度了,再高了,意义何在? -547788- 给 547788 发送悄悄话 547788 的博客首页 547788 的个人群组 (0 bytes) () 06/02/2021 postreply 08:38:24

大气层内飞行器使用,不用高抛弹道,隐蔽性好 -奔流12959- 给 奔流12959 发送悄悄话 奔流12959 的个人群组 (0 bytes) () 06/02/2021 postreply 10:59:40

超过30马赫,已经高于第一宇宙速度了,如此高速,如何控制在大气层内 -547788- 给 547788 发送悄悄话 547788 的博客首页 547788 的个人群组 (0 bytes) () 06/02/2021 postreply 12:39:30

所以要建超高速风洞。一是飞行器的气动外形,二是超燃冲压发动机的原理研制 -奔流12959- 给 奔流12959 发送悄悄话 奔流12959 的个人群组 (0 bytes) () 06/02/2021 postreply 13:54:23

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