中國正研究高超音速激波風洞
- 發(fā)表時間:2018-07-03
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在3月22日下旬,我國在中國科學院力學所懷柔園區(qū)啟動了爆轟驅(qū)動超音速高焓激波風洞的項目研究。該風洞項目是國家重大科研儀器研制專項,一旦研制工作取得成功,將能夠進行7-30馬赫級速度的飛行器模擬試驗。由于中科院高溫氣體動力學國家重點實驗室依托于中國科學院力學所,且談到的都是國家重大科研儀器研制專項,因此筆者判斷兩者可能是同一個項目,但在馬赫數(shù)的試驗范圍和極值上有所拓寬和調(diào)高。

高超音速飛行器的試驗,主要包括火箭橇試驗、風洞試驗和實機試驗等等三種形式。

我國長期進行爆轟風洞技術的研究,并獲得了很好的積累。

姜宗林是爆轟激波風洞專家,也是新風洞的項目負責人,JF22風洞很有可能也延續(xù)當前的技術路線。
這意味著,我國在激波風洞領域的設施未來可以覆蓋所有高超音速范圍的模擬試驗。再加上火箭橇設施的完善,我國的飛行器地面模擬實驗基礎設施趨于完備,可很好地保證高超音速飛行器、航天飛機和洲際導彈的地面測試。而值得注意的是,JF22高超音速風洞的項目負責人,是長期致力于爆轟風洞研究的研究專家姜宗林。
爆轟激波風洞是在1957年提出的,我國的研究也相對較早。1981年,我國建造了一個長13.3米的爆轟驅(qū)動激波管,并在兩年后投入使用。后來,我國一直致力于發(fā)展氫氧爆轟風洞,并取得了很大的成就。爆轟激波風洞有兩種,包括:一種是反向爆轟風洞,優(yōu)點是實驗時間長,但焓值相對較低;另一種是正向爆轟風洞,可以獲得高焓值,但試驗時間短。

對于航天器、洲際導彈和高超音速飛行器而言,作為地面實驗設施的風洞有著非常重要的作用。

在風洞設施方面,我國同美國有一定的差距,但隨著投入的加大,技術的攻關,兩者的差距將被縮小。
我國的激波風洞專家姜宗林通過長期潛心研究,最終使這一對矛盾得到很好的解決。其方法是基于激波非定常反射原理,提出了一種擁有附加擴容腔的新型正向爆轟驅(qū)動器,即FDC驅(qū)動器。這種新型爆轟風洞的工作原理是,借助爆轟波在擴容腔內(nèi)的反射,形成一個上行激波和一個下行激波。其中上行激波可顯著提高被稀疏波降低的爆轟后的流場壓力,而下行激波則依靠特殊設計的擴容腔弱化,避免了過驅(qū)爆轟波的形成。2003年左右,這種思路被應用到JF10激波風洞上,通且通過實驗證明是可行的。
由于激波風洞專家姜宗林擔任了JF22激波風洞項目負責人,因此我們有理由相信這種新型激波風洞仍將沿用氫氧爆轟激波的技術路線。根據(jù)啟動會議上國家自然科學基金委員會副主任謝心澄的表述,我們在研制30馬赫級的JF22高超音速激波風洞上目前還面臨著許許多多技術挑戰(zhàn)和困難。但是,鑒于JF22風洞得到了*的大力資金支持,項目組有國內(nèi)一流的科研人才隊伍,只需加以時日,我們一定會克服困難,最終解決技術問題。

任何國家,要成為航空航天強國,擁有完善的配套試驗基礎設施是重要的條件之一。
JF22高超音速激波風洞一旦研制成功,我國進行30馬赫級的高超音速飛行器地面模擬實驗將再無基礎設施困難。
任何國家要成為全球一流的航空航天大國,沒有過硬的基礎試驗設施是不行的。
而JF22高超音速激波風洞和16千米級火箭橇投入使用后,我們在航空航天領域的實力無疑會獲得巨大的提升。
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