我JF-12风洞可模拟9倍音速飞行 性能全球领先

我JF-12风洞可模拟9倍音速飞行 性能全球领先

核心提示:

我JF-12风洞可模拟9倍音速飞行 性能全球领先

风洞喷管、实验段和真空罐

JF12风洞

一架飞行器上天之前,需要在风洞里进行几千上万次的吹风试验。

在北京市郊的雁栖湖畔,有一栋长条形的灰色建筑,这是钱学森工程科学实验基地的空天飞行器实验室。建筑中有一条265米长的巨大管道,这是“JF12复现高超声速飞行条件激波风洞”。

风洞,是先进飞行器的摇篮。它通过人工产生并控制气流来模拟飞行器周围气体的流动,提供飞行器设计需要的基础数据,是进行空气动力试验最常用、最有效的工具。相对于后期的飞行实验,风洞提供了飞行器研发前期一个高效、方便、经济的试验手段。一架先进飞行器在上天之前,需要在风洞里做上几千上万次的吹风试验。JF12则是首个具有中国人独立知识产权,其技术指标目前在国际上也是最先进的高超声速风洞。

高超声速飞行器有着诱人的前景:如果用于航天,未来的空间飞行器将可重复使用,届时太空天地往返费用将降至目前的千分之一;如果用于航空,目前的超声速飞机将被高超声速飞机所替代,这种飞行器超过5倍声速,两小时内可全球到达。

“要突破吸气式高超声速空间飞行器的关键技术,需要大量地面实验,风洞气流要满足马赫数8(即8倍声速)以上速度,而且兼有大尺度和模拟发动机燃烧的一体化实验能力。”中科院力学所高温气体动力学国家重点实验室主任、JF12风洞研发团队负责人姜宗林研究员说,“JF12就具备了这样的能力。”

JF12激波风洞项目于2008年1月启动,是财政部和中国科学院共同支持的8个国家重大科研装备研制项目之一,于2012年5月顺利通过验收。

JF12性能优越,可复现25—40公里高空、5到9倍声速的高超声速飞行条件。模拟带发动机工作的高超声速一体化试验需要的测试时间至少是几十毫秒,国外的相关风洞大约只能做到30毫秒,而JF12能达到100毫秒试验时间。JF12喷管出口直径可达2.5米,试验舱直径3.5米,都明显优于国外同类风洞。

“我们的性价比也很高。”姜宗林说,美国有一个指标相类的风洞,不仅试验时间远不及JF12,每次试验成本也远远高于JF12。

4年多时间,4600万元经费,就建成了这样一个国际领先的超大型试验装备,简直就是一个奇迹。但这个奇迹并不意外,因为它是在研发团队对氢氧爆轰现象研究50年积累、对爆轰驱动激波风洞应用技术15年探索的基础上取得的。最早的团队负责人俞鸿儒院士如今已85岁高龄。

JF12是一个典型的自主创新的实验设备:它以新颖的反向爆轰驱动方法为核心,这是中国风洞独有的创意。它集成了五大关键创新技术,从设计、加工、建造到调试都是中国人亲力亲为。研究和施工人员用盒饭支撑了两年的安装调试,取得“一次安装到位、一次调试成功、一次验收合格、一次获得试验结果”的漂亮答卷!

“有几多问题,就有几多创意,办法总比困难多!”姜宗林自豪地说,“科学家探索未知,工程师创造将来。对于JF12研制,团队两者都做了。”

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