JF-12風洞可模擬9倍音速 性能全球領先

孤寂如雲

風洞噴管、實驗段和真空罐（圖片來源：經濟日報）

JF12風洞全貌（圖片來源：經濟日報）

一架飛行器上天之前，需要在風洞裏進行幾千上萬次的吹風試驗。

在北京市郊的雁棲湖畔，有一棟長條形的灰色建築，這是錢學森工程科學實驗基地的空天飛行器實驗室。建築中有一條265米長的巨大管道，這是“JF12復現高超聲速飛行條件激波風洞”。

風洞，是先進飛行器的搖籃。它通過人工產生並控制氣流來模擬飛行器周圍氣體的流動，提供飛行器設計需要的基礎數據，是進行空氣動力試驗最常用、最有效的工具。相對於後期的飛行實驗，風洞提供了飛行器研發前期一個高效、方便、經濟的試驗手段。一架先進飛行器在上天之前，需要在風洞裏做上幾千上萬次的吹風試驗。JF12則是首個具有中國人獨立知識產權，其技術指標目前在國際上也是最先進的高超聲速風洞。

高超聲速飛行器有著誘人的前景：如果用於航天，未來的空間飛行器將可重復使用，屆時太空天地往返費用將降至目前的千分之一；如果用於航空，目前的超聲速飛機將被高超聲速飛機所替代，這種飛行器超過5倍聲速，兩小時內可全球到達。

“要突破吸氣式高超聲速空間飛行器的關鍵技術，需要大量地面實驗，風洞氣流要滿足馬赫數8（即8倍聲速）以上速度，而且兼有大尺度和模擬發動機燃燒的一體化實驗能力。”中科院力學所高溫氣體動力學國家重點實驗室主任、JF12風洞研發團隊負責人姜宗林研究員說，“JF12就具備了這樣的能力。”

JF12激波風洞項目於2008年1月啟動，是財政部和中國科學院共同支持的8個國家重大科研裝備研制項目之一，於2012年5月順利通過驗收。

JF12性能優越，可復現25—40公里高空、5到9倍聲速的高超聲速飛行條件。模擬帶發動機工作的高超聲速一體化試驗需要的測試時間至少是幾十毫秒，國外的相關風洞大約只能做到30毫秒，而JF12能達到100毫秒試驗時間。JF12噴管出口直徑可達2.5米，試驗艙直徑3.5米，都明顯優於國外同類風洞。

“我們的性價比也很高。”姜宗林說，美國有一個指標相類的風洞，不僅試驗時間遠不及JF12，每次試驗成本也遠遠高於JF12。

4年多時間，4600萬元經費，就建成了這樣一個國際領先的超大型試驗裝備，簡直就是一個奇跡。但這個奇跡並不意外，因為它是在研發團隊對氫氧爆轟現象研究50年積累、對爆轟驅動激波風洞應用技術15年探索的基礎上取得的。最早的團隊負責人俞鴻儒院士如今已85歲高齡。

JF12是一個典型的自主創新的實驗設備：它以新穎的反向爆轟驅動方法為核心，這是中國風洞獨有的創意。它集成了五大關鍵創新技術，從設計、加工、建造到調試都是中國人親力親為。研究和施工人員用盒飯支撐了兩年的安裝調試，取得“一次安裝到位、一次調試成功、一次驗收合格、一次獲得試驗結果”的漂亮答卷！

“有幾多問題，就有幾多創意，辦法總比困難多！”姜宗林自豪地說，“科學家探索未知，工程師創造將來。對於JF12研制，團隊兩者都做了。”

經濟日報