三十倍音速!這個風洞超能“吹”
來源:科普時報
作者:白文慧
發布時間:2024-11-14
瀏覽次數:1041

圖③:風洞試驗。(作者供圖)

版權歸原作者所有,如有侵權,請聯係我們(men)

全世界最先進,沒有之一。2023年6月,我國超級風洞JF22正式投入使用,項目負責人自信地說:“世界上沒有其他風洞可以相比它的性能。”那麽(me) ,超級風洞究竟是什麽(me) 呢?

首先我們(men) 要了解一下什麽(me) 是風洞。

火箭、戰鬥機等各類飛行器在研發過程中,都需要進行大量模擬飛行試驗,但是又不能真的讓飛行器頻繁上天試飛,這就需要在地麵上打造一個(ge) “飛行天空”,也就是風洞。

風洞就是以人工的方式產(chan) 生可控製氣流來模擬飛行器在空中的真實飛行狀態,從(cong) 而找出飛行器設計缺陷並改進,是名副其實的“飛行器搖籃”。

我國的JF22超高速風洞,能複現40-90公裏高度,速度最高達到每秒10公裏,相當於(yu) 30倍音速的飛行條件,是目前已知全球最先進的風洞。

超級風洞的“超級”體(ti) 現在哪?

第一,功率、總溫、總壓超級高。JF22驅動功率達15000兆瓦,瞬時輸出功率相當於(yu) 一個(ge) 三峽大壩,同時可以模擬2500-18000℃、100-10000個(ge) 大氣壓的氣流場景,還能模擬一些極限環境。

第二,實驗時間超級長。JF22在10倍音速時可以達到40毫秒的穩定氣流時間,相較於(yu) 國際先進水平實現成倍提高,實驗結果的精度也就隨之提高了。

第三,噴口直徑超級大。JF22吹出的流場直徑有2.5米,比國外最大直徑的風洞還大1米,如此一來,類似東(dong) 風-17的乘波體(ti) 彈頭就無需再做等比例縮小的模型,可以直接用實物進行風洞試驗。

超級風洞性能如此卓越,它究竟是怎麽(me) 做到的?

根據風洞的設計,在風洞左側(ce) 點火爆炸,可以產(chan) 生一股高溫高壓的氣體(ti) ,迅速向外衝(chong) 出。但這個(ge) 衝(chong) 出速度還遠遠不夠。為(wei) 此,科學家們(men) 又加裝了拉瓦爾噴管提速。這個(ge) 原理可以理解為(wei) ,我們(men) 張大嘴巴哈氣沒有嘟嘴呼氣吹出來的風速度快,科學家們(men) 利用這一點,減小橫截麵積,從(cong) 而獲得更快的風。

目前,JF22超高速風洞與(yu) 2012年建成的JF12風洞已經基本滿足我國高超音速飛行實驗要求。JF22可以模擬航天器重返大氣層的環境,將助力我國新型天地往返飛行器和高超音速飛行器的研發。

超級風洞領先世界的背後是我國風洞科學家的不斷探索。從(cong) 老一代科學家錢學森、郭永懷開啟超高速風洞相關(guan) 研究,到中青代“風洞人”接續創新研製超級風洞JF22。莫道生來多難,更喜險峰競攀。讓我們(men) 向風洞科學家致敬!

(作者單位:火箭軍(jun) 工程大學)




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