JF12風(fēng)洞
一架飛行器上天之前，需要在風(fēng)洞里進(jìn)行幾千上萬(wàn)次的吹風(fēng)試驗(yàn)
在北京市郊的雁棲湖畔，有一棟長(zhǎng)條形的灰色建筑，這是錢(qián)學(xué)森工程科學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的空天飛行器實(shí)驗(yàn)室。建筑中有一條265米長(zhǎng)的巨大管道，這是“JF12復(fù)現(xiàn)高超聲速飛行條件激波風(fēng)洞”。
風(fēng)洞，是先進(jìn)飛行器的搖籃。它通過(guò)人工產(chǎn)生并控制氣流來(lái)模擬飛行器周?chē)鷼怏w的流動(dòng)，提供飛行器設(shè)計(jì)需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是進(jìn)行空氣動(dòng)力試驗(yàn)最常用、最有效的工具。相對(duì)于后期的飛行實(shí)驗(yàn)，風(fēng)洞提供了飛行器研發(fā)前期一個(gè)高效、方便、經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)手段。一架先進(jìn)飛行器在上天之前，需要在風(fēng)洞里做上幾千上萬(wàn)次的吹風(fēng)試驗(yàn)。JF12則是首個(gè)具有中國(guó)人獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其技術(shù)指標(biāo)目前在國(guó)際上也是最先進(jìn)的高超聲速風(fēng)洞。
高超聲速飛行器有著誘人的前景：如果用于航天，未來(lái)的空間飛行器將可重復(fù)使用，屆時(shí)太空天地往返費(fèi)用將降至目前的千分之一；如果用于航空，目前的超聲速飛機(jī)將被高超聲速飛機(jī)所替代，這種飛行器超過(guò)5倍聲速，兩小時(shí)內(nèi)可全球到達(dá)。
“要突破吸氣式高超聲速空間飛行器的關(guān)鍵技術(shù)，需要大量地面實(shí)驗(yàn)，風(fēng)洞氣流要滿(mǎn)足馬赫數(shù)8（即8倍聲速）以上速度，而且兼有大尺度和模擬發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的一體化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α！敝锌圃毫W(xué)所高溫氣體動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、JF12風(fēng)洞研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人姜宗林研究員說(shuō)，“JF12就具備了這樣的能力。”
JF12激波風(fēng)洞項(xiàng)目于2008年1月啟動(dòng)，是財(cái)政部和中國(guó)科學(xué)院共同支持的8個(gè)國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目之一，于2012年5月順利通過(guò)驗(yàn)收。
JF12性能優(yōu)越，可復(fù)現(xiàn)25—40公里高空、5到9倍聲速的高超聲速飛行條件。模擬帶發(fā)動(dòng)機(jī)工作的高超聲速一體化試驗(yàn)需要的測(cè)試時(shí)間至少是幾十毫秒，國(guó)外的相關(guān)風(fēng)洞大約只能做到30毫秒，而JF12能達(dá)到100毫秒試驗(yàn)時(shí)間。JF12噴管出口直徑可達(dá)2.5米，試驗(yàn)艙直徑3.5米，都明顯優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)風(fēng)洞。
“我們的性?xún)r(jià)比也很高。”姜宗林說(shuō)，美國(guó)有一個(gè)指標(biāo)相類(lèi)的風(fēng)洞，不僅試驗(yàn)時(shí)間遠(yuǎn)不及JF12，每次試驗(yàn)成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于JF12。
4年多時(shí)間，4600萬(wàn)元經(jīng)費(fèi)，就建成了這樣一個(gè)國(guó)際領(lǐng)先的超大型試驗(yàn)裝備，簡(jiǎn)直就是一個(gè)奇跡。但這個(gè)奇跡并不意外，因?yàn)樗窃谘邪l(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)氫氧爆轟現(xiàn)象研究50年積累、對(duì)爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞應(yīng)用技術(shù)15年探索的基礎(chǔ)上取得的。最早的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人俞鴻儒院士如今已85歲高齡。
JF12是一個(gè)典型的自主創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備：它以新穎的反向爆轟驅(qū)動(dòng)方法為核心，這是中國(guó)風(fēng)洞獨(dú)有的創(chuàng)意。它集成了五大關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)，從設(shè)計(jì)、加工、建造到調(diào)試都是中國(guó)人親力親為。研究和施工人員用盒飯支撐了兩年的安裝調(diào)試，取得“一次安裝到位、一次調(diào)試成功、一次驗(yàn)收合格、一次獲得試驗(yàn)結(jié)果”的漂亮答卷！
“有幾多問(wèn)題，就有幾多創(chuàng)意，辦法總比困難多！”姜宗林自豪地說(shuō)，“科學(xué)家探索未知，工程師創(chuàng)造將來(lái)。對(duì)于JF12研制，團(tuán)隊(duì)兩者都做了。”
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