概述
風洞(windtunnel)即風洞實驗室,是以人工的方式產生並且控制氣流,用來模擬飛行器或實體周圍氣體的流動情況,並可量度氣流對實體的作用效果以及觀察物理現象的一種管道狀實驗設備。先進風洞一直是飛行器研製的主要手段,地面風洞實驗技術代表著航空航天領域戰略發展實力,一代風洞技術決定一代飛行器的研發水平。中國JF12風洞,265米的身長使其能夠提供更長的實驗時間,明顯優於國外同類風洞。JF12風洞裡的風,速度最高可達Ma9,溫度可達3000攝氏度左右。技術特點
一架飛機的發動機、氣動布局,不在風洞裡吹個幾千上萬次,絕不敢上天,有一個表示速度的、叫做“馬赫(Ma)”數的量詞至關重要。1馬赫是1倍音速(聲速),在天氣條件下大約為340米/秒。一般民用飛機速度多為Ma0.8以下的亞音速,風洞要復現的是在25—40公里高空、Ma5.0以上的高超聲速飛行條件。
JF12風洞265米的身長使其能夠提供更長的實驗時間,高超音速發動機需要的實驗時間至少需要60到70毫秒,先進技術已經能做到100毫秒,國外的相關風洞大約為30毫秒。
關鍵技術
噴管直徑可達2.5米,實驗艙直徑3.5米,都明顯優於國外同類風洞。JF12風洞裡的‘風’,速度最高可達Ma9,溫度可達3000攝氏度左右。而Ma9意味著,從北京到紐約的飛行時間,可以由現在的14小時縮短到2小時。
高超音速飛行器的超燃發動機研發是個國際難題,有人形容Ma9時,對於飛機的發動機點火來說,就像在龍捲風中點燃一根火柴,還要保證它持續燃燒。JF12風洞完全可以復現“龍捲風”的狀態。
發展
姜宗林和中科院院士俞鴻儒帶領的團隊一直潛心致力於高焓風洞實驗技術的探索研究,提出了系統的爆轟驅動方法與長實驗時間激波風洞理論,建立了高超聲速復現風洞技術體系,成為空氣動力技術創新發展的典範。JF12被國際上稱為“高超巨龍”(HyperDragon),是世界最大的激波風洞,也是國際首座可復現飛行條件的高超聲速風洞,成就了我國獨立自主研究先進空氣動力學試驗裝備的先例。復現風洞理論和技術解決了困擾高超聲速地面試驗六十年的世界難題,實現了風洞試驗狀態從流動“模擬”到“復現”的跨越,引領了國際先進風洞實驗技術的發展。