三十倍音速！这个风洞超能“吹”

　　
□ 白文慧

　　

　　风洞试验。（作者供图）

　　全世界最先进，没有之一。2023年6月，我国超级风洞JF22正式投入使用，项目负责人自信地说：“世界上没有其他风洞可以相比它的性能。”那么，超级风洞究竟是什么呢？

　　首先我们要了解一下什么是风洞。

　　火箭、战斗机等各类飞行器在研发过程中，都需要进行大量模拟飞行试验，但是又不能真的让飞行器频繁上天试飞，这就需要在地面上打造一个“飞行天空”，也就是风洞。

　　风洞就是以人工的方式产生可控制气流来模拟飞行器在空中的真实飞行状态，从而找出飞行器设计缺陷并改进，是名副其实的“飞行器摇篮”。

　　我国的JF22超高速风洞，能复现40-90公里高度，速度最高达到每秒10公里，相当于30倍音速的飞行条件，是目前已知全球最先进的风洞。

　　超级风洞的“超级”体现在哪？

　　第一，功率、总温、总压超级高。JF22驱动功率达15000兆瓦，瞬时输出功率相当于一个三峡大坝，同时可以模拟2500-18000℃、100-10000个大气压的气流场景，还能模拟一些极限环境。

　　第二，实验时间超级长。JF22在10倍音速时可以达到40毫秒的稳定气流时间，相较于国际先进水平实现成倍提高，实验结果的精度也就随之提高了。

　　第三，喷口直径超级大。JF22吹出的流场直径有2.5米，比国外最大直径的风洞还大1米，如此一来，类似东风-17的乘波体弹头就无需再做等比例缩小的模型，可以直接用实物进行风洞试验。

　　超级风洞性能如此卓越，它究竟是怎么做到的？

　　根据风洞的设计，在风洞左侧点火爆炸，可以产生一股高温高压的气体，迅速向外冲出。但这个冲出速度还远远不够。为此，科学家们又加装了拉瓦尔喷管提速。这个原理可以理解为，我们张大嘴巴哈气没有嘟嘴呼气吹出来的风速度快，科学家们利用这一点，减小横截面积，从而获得更快的风。

　　目前，JF22超高速风洞与2012年建成的JF12风洞已经基本满足我国高超音速飞行实验要求。JF22可以模拟航天器重返大气层的环境，将助力我国新型天地往返飞行器和高超音速飞行器的研发。

　　超级风洞领先世界的背后是我国风洞科学家的不断探索。从老一代科学家钱学森、郭永怀开启超高速风洞相关研究，到中青代“风洞人”接续创新研制超级风洞JF22。莫道生来多难，更喜险峰竞攀。让我们向风洞科学家致敬！

　　（作者单位：火箭军工程大学）

　　

原文链接：https://kjt.hebei.gov.cn/www/kxpj22/kxbl56/324076/index.html
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