从零开始，中国风洞发展逐步成型 Z! P* V. X1 x& N. O" {' R
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% t2 q$ l( w8 |3 M一台风洞主要包含洞体、驱动系统和测量控制系统，而这些子单位的性质也会因风洞本身用途和种类有所不同。在航空航天工程中，技术人员会把大比例模型甚至实机固定在风洞内，并按需要选择对应强度的气流，使其吹过被测试目标。由此，即可在安全且低成本的反复操作条件下高度真实地还原某种航空器在不同温度、气流和高度的环境下飞行的情况，为此风洞本身还要频繁接受各种检查。 . `# t/ U: E8 G" d
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* R( v3 Q3 \; I9 ?▲早在活塞发动机时代美国的风洞就开始快速发展
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现代意义的风洞最早起源于19世纪后期的英国，随着20世纪上半叶航空技术的快速进步，一些航空强国的风洞也得到了快速发展，甚至中国最初的风洞也在1936年试验成功。然而进入冷战时期，一些昔日强国相继躺平，航空航天业很快形成美苏争霸模式，随着喷气机技术的发展，超级计算机和风洞的技术也得到长足进步。这主要是因为军用航空航天器对风洞有很大的依赖性，例如美军的B-52战略轰炸机定型前，就接受了上万小时的风洞测试。; L# O, p9 l- o1 w4 Q+ N0 a( y4 H
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新中国成立后，坚持技术尽可能自主的基本原则，所以尽管在此方面技术积累在他国看来几乎为零，但中国还是竭力攻关风洞领域。上世纪50年代时，北京航空航天大学联手北京航空材料研究所，成功研发了超音速风洞。1960年2月，中国首座超音速风洞FL-1最终在沈阳空气动力研究所投入使用，由此数以百计的产品在这个风洞内进行了数万次测试。而随后推出的FL-9风洞又成为国内首座自行研发的大型低速增压风洞，这也是世界上第三座同等量级的风洞。
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' }$ }; k( q4 @0 y▲中国风洞的快速发展也催生了多种经典战机的定型! Y2 `' ?2 k; A! S4 q3 N
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4 S: t* [' u# r6 ?' `3 R5 ]# Z: h1971年，中国最大的闭口回流式低速风洞在四川绵阳的中国空气动力研究与发展中心完成调试。到了1997年，该所又完成了亚洲最大的跨音速风洞，该风洞主体结构长66米，宽33米，试验截面为2.4X2.4米。该风洞还采用当时国内最新技术，可以高度模拟真实飞行状态，堪称中国航空航天器动力研究的里程碑，也标志着中国最终在该领域跻身世界先进之列。而中国空军多种经典战斗机，例如歼-10和飞豹系列，也最终在上万次风洞测试的基础上走向成功定型。' |& @7 o4 l1 ~* S2 }: v
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目前，中国已完成了数十座之多的各种风洞，其种类之全面和规模之大，几乎完全可以与美国相比。然而这并不意味着中国风洞之路一帆风顺，和很多尖端技术一样，中国受到了发达国家长期的技术封锁，以核心装置压缩机为例，当时世界上只有三个国家能研发连续式跨音速风洞压缩机，而它们均拒绝了中国的购买要求，最多能提供设计技术方案，而且为此漫天要价。8 u+ \" ], a3 Q& o4 D3 ^
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$ N$ z, ~) R* L3 \▲搞定31个技术难点，才有FL-62风洞的成功
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这些国家认为，中国不可能自己搞定。然而它们始料未及的是，一支百余人的中国技术精英团队却通过七年的艰苦科研，搞定了31个技术难题，研发可吹出1.6马赫的压气机，这才让FL-62风洞“活”了起来。FL-62风洞的意义就在于让中国大型风洞从脉冲道连续跨越，其风洞流场的质量、实验数据和效率都达到了国际一流级别。而它的8万千瓦主传动压缩机、电机和变频器等技术更是填补了原先多年的技术空白。! a* D/ ^; t, }' c! o7 p g2 [
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2 U: U' a' Q; \! z6 Q2 bJF-22风洞是关键
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9 @" [, w6 R+ T如今，五代机和高超音速武器成为愈发火爆的关键词，而此类飞行器的技术含量可想而知。它们在飞行时表面温度会迅速攀升甚至接近两千摄氏度左右，此时其周身附近的氧分子和氮分子甚至可能变成离子状态，最终严重影响飞行器的安全稳定。所以就算飞行器的动力系统再先进，也必须经过风洞内的反复试验，而激波风洞，就是高超音速飞行器的真正摇篮。
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▲中国激波风洞有今天的成就，离不开这些科学巨匠& l7 a' u/ A+ {( B- Y D
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中国的激波风洞研发同样起源于建国后初期，当时钱学森和郭永怀两位在两弹一星项目上做出巨大贡献的科学巨匠挑头，并得到了中科院力学研究所的鼎力协助，最终建立了国内第一支专门研发激波风洞的技术团队。数十年后的2012年，就在FL-62风洞的研发披荆斩棘的同时，中国的激波风洞也取得了实质性发展：JF-12风洞就成为了东风-17高超音速武器的“摇篮”。& k7 @# N- _. n" Y
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JF-12风洞可以复现最大9马赫的飞行条件，并可以将这种条件维持100毫秒，相对于此前的国内外同类激波风洞，JF-12的综合性能有了巨大进步。借助JF-12，中国航空航天业得到了进一步的技术支撑。2018年3月，JF-22风洞项目正式启动，这种标志着中国在领域内实现世界领跑的风洞不但将用于高超音速飞行器的研发，还将进一步参与新一代天地往返系统的研发计划。/ M A+ x, f0 F, H/ W- L
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▲JF-12激波风洞极大助力了中国航天) r# V: J9 B1 @6 G# Q: J' K1 H7 }
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5 c2 T, T; q2 @) Y" A; s当JF-22风洞完成后，中国的激波风洞就将彻底覆盖高超音速领域。根据介绍，JF-22不但能覆盖20-35马赫速度段，而且还能模拟40-80公里高度范围，而这一高度已经进入了地球临界飞行高度。毫无疑问，JF-22的测试对象，就是真正的空天一体飞行器，歼-20和东风快递就有了实力呈等比模式放大的后继者！
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▲JF-22激波风洞将覆盖更大高度和速度段的测试环境
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这样逆天的军用飞行器意味着什么呢？$ j% g) t4 z0 T
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2020年底美国海军借助本土指挥中心遥感指挥，成功拦截了一枚模拟的洲际导弹，而美国空军的一系列反隐身机电子/红外侦测设备也已相继部署于西太平洋区域，因此西方才会有所谓胜算在握的想法。但根据其拦截极限来看，根本无法对付如此高度下的超高速目标，更不要说这样的目标还有远超过歼-20的综合隐蔽能力。这样一来，无论是其本土的大型反导基地，还是海基战略打击中心，都会在其猝不及防中遭到毁灭性一击。
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▲未来35马赫的全新空天战机可15分钟飞到美国0 E }7 e9 g1 u8 X
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从无到有，从弱到强，逆境中孤独顽强地生长，最终震惊世界。曾几何时，那些传统发达国家张口中国不可能，闭口中国不配，直到事实一次次对其进行强力打脸。从这个角度来看，先进风洞等中国式奇迹，也真的要“感谢”对方的蛮横和冷漠。 |
