中國高超音速風洞全球領先? 同美國相比差距非常明顯,僅相當於美國八十年代水平

來源: ncaa 2023-04-08 12:41:51 [] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (11789 bytes)

 

  在近年來國內媒體的一些報道中,經常將我們的JF12風洞稱為全球最先進的風洞。甚至還有說法指出,JF12風洞領先美國30年。這些浮躁且有些是歪曲事實的報道,造成了很多不必要的誤解。比如在此之前,就有一位讀者信誓旦旦地指出,“美國為什麽搞不好超高音速飛行器,就是因為沒有相同級別的風洞”。那麽事實究竟是不是這樣呢?

  JF12風洞是我國在飛行器地麵測試技術領域的巨大成就,但與此同時也伴隨著一些浮誇的不實報道。

  根據我國官方的權威說法,JF12風洞可複現高度為25~40千米高空、飛行速度為5~9馬赫的飛行條件。而按照中科院高溫氣體動力學國家重點實驗室研究員韓貴來在2018年3月份的說法,10~25馬赫的高超聲速風洞仍然處於研製之中,其終極目標是麵向航天飛機進行試驗。請注意這些關鍵詞,我們後麵還會提及。

  首先需要明確一點,美國沒有高超音速風洞的觀點根本就是胡說八道。它不但擁有高超音速激波風洞,而且已經呈現出係列化發展的趨勢。卡爾斯本大學巴法羅研究中心(CUBRC)的LENS係列激波風洞聞名世界,擁有全尺寸及高馬赫數下的試驗模擬能力,對美國航天工業的眾多科研項目和飛行器獲得可靠數據提供了大量的支撐。

  美國的高超音速風洞設施已係列化發展,可以做太空發射係統(SLS)的高馬赫數條件模擬。

  美國太空發射係統(SLS)在高超音速風洞中做實驗的照片

  LENS係列激波風洞具體包括:第一種是LENS I激波風洞,1991年建成,主要用於評估導引頭,後來為增加低高度的性能,實施過技術改造,曾用於試驗X-34飛行器;第二種是LENS II激波風洞,1996年建成,位於LENS I風洞的旁邊,兩者結構相似,但主要是用作超燃衝壓發動機和氣動光學的評估,以及進行3~8馬赫級飛行器的模擬實驗,比較典型的飛行器試驗是X-43模擬。

  第三種是LENS X激波風洞。該風洞則是在LENS II風洞設施的基礎上進行擴充和改造,可用於試驗的馬赫數範圍為14~22馬赫。之所以要進行這樣的改造,是因為在高焓試驗期間,試驗氣體會依靠激波加熱兩次並達到滯止狀態,會造成部分氣體理解,或使自由流達到非平衡狀態。於是,又在LENS II風洞上增加了一段,從而使氣流在膨脹管中非定常膨脹後再在發散性噴管中進行穩定的膨脹,由此就變成膨脹風洞,從而獲得真實高焓自由流。

  在高超音速飛行器研發領域,美國並不像一些觀點所說的那樣落後中國。

  這張照片經常被當作中國助推-滑翔彈頭的配圖,而實際上它是美國DARPA下的一個科研項目。

  這個係列的風洞裏麵,LENS XX膨脹風洞是最新的,也是能力最強的。該風洞於2009年建成,以LENS X激波風洞為原型,它也是世界上規模最大的高焓膨脹風洞。這個風洞的強大之處,是能夠模擬馬赫數達到30以及之上的高超音飛行器的條件。該風洞的模擬能力包括:航天飛機50~75千米高度範圍的再入模擬;阿波羅飛船和空間探索飛行器的再入模擬;典型洲際導彈的再入模擬。

  盡管獲得一些飛行器的技術數據已經開始逐步依靠超級計算機,但風洞的作用仍然是無可替代的。依靠LENS係列高超音速激波風洞,美國已經具備模擬從3~30馬赫級的飛行條件的能力。相比之下,我國最先進的JF12風洞所模擬條件僅達到20世紀90年代中期建成的LENS II激波風洞的水平。而模擬航天飛機和洲際導彈級別的風洞,我國仍然處於研發之中,還沒有造出來。

  美國DARPA的下麵的高超音速飛行器項目

  X-34飛行器的模型曾在LENS風洞中做過試驗

  毋庸置疑,JF12激波風洞的研製成功,對我國實施飛行器地麵模擬實驗有著巨大的作用。它使用了我國獨創的爆轟驅動方法,使我國大型氣動試驗裝備建設實現了從仿製到自主創新發展的飛躍。但與此同時,我們也應當看到,中國的風洞同全球最先進水平仍然有很大的差距。那些吹噓全球領先和超過美國多少年的論調,讀起來很振奮人心,其實對於國內關心風洞的人們客觀地認為我國這個領域發展是有害的。

 

所有跟帖: 

八十年代技術能搞出高超音速飛行器也夠用了 -2020的冬天- 給 2020的冬天 發送悄悄話 2020的冬天 的博客首頁 (0 bytes) () 04/08/2023 postreply 13:51:00

本人是70年代就知道風洞這個詞的,因為一位長輩當時就是幹這個的 -SAR- 給 SAR 發送悄悄話 SAR 的博客首頁 (0 bytes) () 04/08/2023 postreply 20:28:20

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