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中国正研究高超音速激波风洞

时间:2018-07-03来源:管理员浏览次数:

在3月22日下旬,我国在中国科学院力学所怀柔园区启动了爆轰驱动超音速高焓激波风洞的项目研究。该风洞项目是国家重大科研仪器研制专项,一旦研制工作取得成功,将能够进行7-30马赫级速度的飞行器模拟试验。由于中科院高温气体动力学国家重点实验室依托于中国科学院力学所,且谈到的都是国家重大科研仪器研制专项,因此笔者判断两者可能是同一个项目,但在马赫数的试验范围和极值上有所拓宽和调高。

  

 

  高超音速飞行器的试验,主要包括火箭橇试验、风洞试验和实机试验等等三种形式。

  

 

  我国长期进行爆轰风洞技术的研究,并获得了很好的积累。

  

 

  姜宗林是爆轰激波风洞专家,也是新风洞的项目负责人,JF22风洞很有可能也延续当前的技术路线。

  这意味着,我国在激波风洞领域的设施未来可以覆盖所有高超音速范围的模拟试验。再加上火箭橇设施的完善,我国的飞行器地面模拟实验基础设施趋于完备,可很好地保证高超音速飞行器、航天飞机和洲际导弹的地面测试。而值得注意的是,JF22高超音速风洞的项目负责人,是长期致力于爆轰风洞研究的研究专家姜宗林。

  爆轰激波风洞是在1957年提出的,我国的研究也相对较早。1981年,我国建造了一个长13.3米的爆轰驱动激波管,并在两年后投入使用。后来,我国一直致力于发展氢氧爆轰风洞,并取得了很大的成就。爆轰激波风洞有两种,包括:一种是反向爆轰风洞,优点是实验时间长,但焓值相对较低;另一种是正向爆轰风洞,可以获得高焓值,但试验时间短。

  

 

  对于航天器、洲际导弹和高超音速飞行器而言,作为地面实验设施的风洞有着非常重要的作用。

  

 

  在风洞设施方面,我国同美国有一定的差距,但随着投入的加大,技术的攻关,两者的差距将被缩小。

  我国的激波风洞专家姜宗林通过长期潜心研究,最终使这一对矛盾得到很好的解决。其方法是基于激波非定常反射原理,提出了一种拥有附加扩容腔的新型正向爆轰驱动器,即FDC驱动器。这种新型爆轰风洞的工作原理是,借助爆轰波在扩容腔内的反射,形成一个上行激波和一个下行激波。其中上行激波可显著提高被稀疏波降低的爆轰后的流场压力,而下行激波则依靠特殊设计的扩容腔弱化,避免了过驱爆轰波的形成。2003年左右,这种思路被应用到JF10激波风洞上,通且通过实验证明是可行的。

  由于激波风洞专家姜宗林担任了JF22激波风洞项目负责人,因此我们有理由相信这种新型激波风洞仍将沿用氢氧爆轰激波的技术路线。根据启动会议上国家自然科学基金委员会副主任谢心澄的表述,我们在研制30马赫级的JF22高超音速激波风洞上目前还面临着许许多多技术挑战和困难。但是,鉴于JF22风洞得到了国家级的大力资金支持,项目组有国内一流的科研人才队伍,只需加以时日,我们一定会克服困难,最终解决技术问题。

  

 

  任何国家,要成为航空航天强国,拥有完善的配套试验基础设施是重要的条件之一。

  JF22高超音速激波风洞一旦研制成功,我国进行30马赫级的高超音速飞行器地面模拟实验将再无基础设施困难。

  任何国家要成为全球一流的航空航天大国,没有过硬的基础试验设施是不行的。

  而JF22高超音速激波风洞和16千米级火箭橇投入使用后,我们在航空航天领域的实力无疑会获得巨大的提升。

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