你知道么,火箭升空,导弹发射,蓝天之上,飞机展翅翱翔,这些代表国家先进科技的场面,在正式亮相之前,都离不开一项关键的技术检验——风洞测试。
这项测试能助力科学家获取各类航天器的空气动力学、流体力学等诸多参数,用以评判航天器的效能与安全性。然而,该测试工具以往一直是美俄等国的“专利”,即便如今,也仅有少数发达国家可制造。
曾经的我们只能羡慕西方国家,而如今,钱老的学生靠着一场爆炸,成功让我们在这一领域站在世界前列的!
风洞,顾名思义,就是一个能够产生气流的“洞穴”,你可以将其简单的理解为在一个大圆筒内放了一台超m6米乐官网 米乐M6平台入口大功率的巨大“吹风机”,这台机器可以吹出超高速的气流,以此来模拟航天器、导弹、飞机在飞行途中遇到的气流环境。
通过测量模型的受力情况,科学家们可以精确地计算出飞行器的升力、阻力、力矩、压强等关键性能参数,如果没有这项测试,这些参数就无法获取,那么安全性自然也就没了保障。
风洞的应用范畴极为广泛,不但涵盖航空航天领域,还有军事装备,并且还延伸至汽车、高铁等高速交通工具的设计与优化工作。
它就像是空气动力学领域的神奇“评测万金油”,可以帮助工程师们不断改进设计,提升性能,确保飞行器和高速交通工具的安全性和稳定性。
除了航空航天器材,丰田公司就常常在风洞里对赛车进行实验,目的就是为了设计出风阻最小的外观,借此帮助赛车跑得更快、更稳。
风洞的历史向上可以追溯到19世纪,1871年,英国人韦纳姆建造了世界上第一个风洞,那时候的所谓风洞只不过就是一个两端开口的巨大木箱子,再通过风扇产生气流。
以现在的眼光看,它简陋的简直像个“玩具”,但正是这台“玩具”的问世,正是开启了人类探索飞行奥秘的大门。
1901年,美国的莱特兄弟为了造出他们第一架飞机,还特意搭建了一个实验用的风洞,他们利用风洞进行大量的实验,最终成功地实现米乐 登录入口了人类的首次飞行,开启了航空时代的新纪元。
之后随着科技的快速发展,再加上人类对于航空航天的追求,促使风洞技术得以持续不断地进步,而美国则始终是这一领域的“领头羊”,在2022年之前,世界上最快的高超音速风洞是美国的LENS-X风洞,其风速可达25马赫,相当于音速的25倍。
美国著名的黑鸟侦察机,就是通过LENS-X风洞的测试和优化,最终得以问世。
为什么说美国在2022年之前处于领先地位?因为2022年,东方某神秘大国在这一领域成功赶超全球,一举成为了世界第一,那是怎么做到的呢?
相较于全球风洞技术的发展历程,我国风洞技术起步稍晚,20世纪30年代,我国方才开启风洞领域的探索之旅。1934年,国民政府在南昌建成彼时国内最大的风洞实验室。
然而,没过几年,由于全面抗战的爆发,风洞的研究被迫中断,直到新中国成立后,为了推动我国航天业发展,风洞建设才再次提上了日程。
但是众所周知,当时我们国家的经济基础非常薄弱,技术水平也是相当的有限,早期的中国风洞可以说极其简陋,按进度条来看的话,可以说整整落后西方国家近百年的进度。
除了技术有限导致我们那时候的风洞设施简陋,经济困窘导致风洞的规模也是相当的“弱小”,整体长宽不过十米,跟国外比起来,就是迷你版,这种大小甚至连个飞机都塞不下,更遑论做实验,那该怎么办呢?
咱们的科学家们为了进行飞机测试,只能发挥聪明才智,没有条件就创造条件,他们将飞机模型按比例缩小了10倍,虽然说这个办法能够勉强进行实验,可是这么做就会导致一个新的问题——测试不准,经常出现误差,严重干扰了判断。
而这一切让人备感折磨的局面,一直到20世纪的60年代才终于出现了一位破局之人,他就是俞鸿儒院士,他是钱学森的学生,在空气动力学方面方面深受教益。
俞鸿儒面对当时国家经济的窘迫,决定换一换思路,另辟蹊径的寻找一条低成本的风洞发展之路,当时国际上处以领先地位的,是涡扇风洞,但这种机器非但造价高昂,并且维护保养、配套设施都是一笔不小的开支,咱们根本无力承担。
为了节省经费,俞鸿儒想到了一个天才般的创意——利用爆炸产生的冲击波测试,也就是爆轰驱动技术,虽然说确实省钱,但是危险系数想想也知道不会小,当时的国际社会对爆轰驱动技m6米乐官网 米乐M6平台入口术嗤之以鼻,认为其非但产生的气流品质低、不稳定,搞不好还容易“炸膛”。
然而,俞鸿儒没有被困难吓倒,或者说他也确实别无选择,只能坚定的相信爆轰驱动技术,为了进一步降低成本,俞鸿儒甚至用廉价的铸铁代替昂贵的不锈钢来制造激波喷管。
虽然国际社会对俞鸿儒有诸多质疑,但是他却得到了钱学森、郭永怀等老一辈科学家的鼓励和支持,他们鼓励俞鸿儒“随便炸,就算把房子炸了也没事,只要人没事,房子还能建”。
经过俞鸿儒团队的不懈探索,1969年他们终于建成了JF8大型风洞,比起国外同型号动辄百万千万的成本,这台风洞的造价,当年仅仅花了8万元。
JF8风洞的成功落地,为中国东风-5洲际导弹的研制成功做出了重要贡献,一度让东风-5B成为能够打击1.2万公里的洲际导弹,成为维护国家安全的重要战略力量!为中国国防安全提供了坚实保障。
JF8风洞的成功落地,为中国风洞领域打下了坚实的基础,在这之后,以俞鸿儒等科学家为代表的中国风洞研究团队,并没有停下前进的脚步,他们继续攻坚克难,不断创新,推动中国风洞技术走向世界前列。
21世纪,我国风洞领域迎来新的发展春天,2012年5月14日,JF12激波风洞正式验收,这座风洞总长265米,一跃成为是世界上最大的激波风洞,被国外誉为“超级巨龙”。
JF12风洞采用了全球最先进的反向爆轰技术,其产生的风速可达9马赫,温度高达3000摄氏度,持续时间更是达到了惊人的100毫秒。
JF12风洞的完工,意味着我国在激波风洞技术方面已经全面领先于发达国家,更令人称道的是,JF12风洞的造价仅为4600万元人民币,远低于国外同类型风洞的造价,再次体现了中国科学家“花小钱办大事”的智慧和能力。
而仅仅两年后,2023年7月,中国新一代超高速激波风洞JF22的亮相,更是震惊了世界,JF22风洞风速可达30马赫,能模拟超音速飞行的极端环境,为中国高超音速飞行器的研发与技术升级提供了平台。
JF22的成功,再次证明了中国在风洞领域的领先地位,也预示着中国在高超音速飞行器领域将取得更大的突破,从早期的简陋风洞到如今的“超级巨龙”,中国风洞的发展历程,是一部充满艰辛和挑战的奋斗史。
中国科学家们凭借着自力更生、艰苦奋斗的精神,克服了重重困难,最终实现了从追赶到超越的伟大飞跃。
“塞翁失马,焉知非福”,爆轰驱动技术,最初是由于经费限制而不得已的选择,却意外地成为了中国风洞超越的关键,俞鸿儒等老一辈科学家,凭借惊人的毅力和严谨态度,为中国风洞事业的发展做出了不可磨灭的贡献。
如今,面向前方,我国风洞领域还将遇到新的挑战和机会,高超音速飞行器技术不断进步,风洞测试的标准也在不断提升,中国风洞研究团队需要继续保持创新精神,不断探索新的技术和方法,才能在未来的竞争中保持领先地位。
我们相信,在党和国家的领导下,在广大科技工作者的共同努力下,中国风洞技术必将继续蓬勃发展,为实现中华民族伟大复兴的中国梦做出更大的贡献!
央视新闻——实验室爆炸却受到表扬,95岁院士讲述惊险科研路》2023.5.1
环球网——“飞行器的摇篮”JF-22超高速风洞究竟是什么?长啥样?一文了解
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