JF-22超高速风洞全称“爆轰驱动超高速高焓激波风洞”,是由国家自然科学基金委员会支持,中国科学院力学研究所承担的国家重大科研仪器研制项目。
历时约五年的研发,终于在近日传来好消息,有媒体报道,我国验收专家组一致同意通过,验收了这一项目。
基础信息
风洞即风洞实验室,是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。
JF-22超高速风洞是高超声速和超高速领域的一座超大型实验仪器,总长167m,喷管出口2.5m,实验舱直径4m,实验气流速度范围3-10km/s,可以模拟临近空间区域,在40-90千米高度,超过29马赫的飞行环境。
处于国际领先水平
JF-22超高速风洞是我国最新一代的“超级风洞”,项目验收时专家组一致评价,在有效实验时间、总温、总压和喷管流场尺寸等综合性能指标方面处于国际领先水平。
据报道,JF-22风洞使用化学燃料的爆轰式,其和JF-12风洞的激波激发方式是一致的。
据中国科学院力学研究所副研究员韩桂来介绍称,JF-22风洞能够最高速度(约30马赫)的状态下维持平均130毫秒的运行时间。
相比之下美国最先进的LENS II(自由活塞结构)只能达到7~8马赫并且只能维持30毫秒,数据看起来两者还是有一定差距。
而在此前,2021年6月8日,《欧亚时报》就曾报道中国30马赫测试环境JF-22风洞已经投入使用,《欧亚时报》援引《南华早报》的报道称,中国研究员韩桂来在线讲座时表示,位于北京怀柔区的JF22高超音速风洞,其能力将“领先西方约20至30年”。
适用于临近空间飞行器测试
“临近空间”的大概意思是,地球上空两万米以上、十万米以下的空间区域,因这一区域一般气温稳定、气象条件良好,非常适合飞行器长时间、高速度的飞行。
虽然临近空间飞行器的战略价值非常高,但开发的技术门槛也非常高,目前也就中美俄能研发,其中又以中美的技术最成熟、全面,俄罗斯在后。
如我国研制的天地往返运输飞行器,超高速飞行器等,美国也有此类的飞行器,如巡航高度达到2.6万米的“黑鸟”侦察机等。
JF-22约30马赫的飞行环境,一般的战斗机是用不上了,歼-20也才突破2马赫。对比JF-10,12再到22, JF-22是提升了一个数量级,试验能力要比JF-12提高10倍。
JF-12适合于测试“25到30千米,5到9倍音速”的吸气式高超音速飞行器,JF-22适合于测试“50到90千米”,速度达到“25到30马赫”的高超音速飞行器。
JF-22可以模拟临近空间区域,50-90千米高度,约30马赫速度条件下的空气流场条件,这也是目前美俄印等国家的风洞技术达不到的。
能节省研发费用90%
风洞试验是进行空气动力学研究的必备手段,从飞机到飞船、火箭、导弹,从汽车到高铁,从大桥到高楼等,都要先吹风洞然后才能定型。
如果没有配套的风洞设备,就需要飞行器通过实际飞行任务检验设计的正确性,试错成本极为高昂。
难以想象,研发出一个设备,如果直接通过实际任务来检验设计的正确性,对飞行器来说,将会是非常险险,成本也是极为高昂的,谁也不能保证需要多少个版本才能较稳定。
JF-22超高速风洞研制成功,有效的解决了“天上问题”在“地上解决”的问题,积累大量数据后建好数学模型,在电脑上模拟,能加快相关装备的研发工作,提高了效率的同时也降低了成本。
据中科院力学所研究员、怀柔激波风洞项目负责人姜宗林介绍,JF-22风洞的目标是助力天地往返系统,可以把卫星和航天器发射费用减掉90%。
传承老一辈科学家的接力棒
我国的风洞实验室之所以这么先进,是因为有老一辈科学家的高瞻远瞩,打下了坚实的基础。
我国的风洞实验室始于上世纪五六十年代,正是在二弹一星元勋钱学森和郭永怀的战略部署下,中科院力学所组建起我国第一支高超声速激波风洞的科研攻关队。
此后一大批服务此项工作的高超音速风洞突破重重难关相继建造成功,而今现在的青年科学家,紧握老一辈科学家的接力棒,接力攻关,取得了突破。
结语
我国在航空航天方面的测试设备是非常完善与强大的,如有亚洲最大推力的液体火箭发动机试车台,亚洲最大,世界第三的空间环境模拟器KM8,亚洲最大的风洞群。
这些设备对我国火箭发动机,飞行器等的测试提供了强有力的支持,我国的东风-ZF研制取得重大进展,就与JF-22风洞有很大关系!
现在又多了一个测试利器,相信,在这些设备的加持下,我国的航天航空事业,国防装备将会得到更快速发展,更好地保卫祖国!
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