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领先美国20年、创造30马赫纪录的超高速风洞,出自这支中国团队

日期: 来源:我是科学人收集编辑:我是科学人

6月5日,我国公开向全球宣布一条劲爆消息,中国已建成了30马赫超高爆轰驱动高超音速激波风洞JF-22。这一设备坐落在北京怀柔区,并于近期成功验收。

这一成就,不仅代表着中国将能够基于JF-22,研制出具备天地往返运输系统和各类高超音速飞行器的空天飞行器,同时也意味着中国在更高速度领域的自主创新水平将不受技术条件和环境限制。

而谈起这项科研成果,便不得不提到姜宗林。作为中国科学院高温气体动力学重点实验室主任、怀柔激波风洞项目负责人,JF-22这一举世瞩目的科研成果,正是姜宗林领导团队在钱学森、郭永怀部署的战略方向上一路攻关,经过半个多世纪、几代人的传承所打造的。

姜宗林

风洞——飞行器的摇篮

正所谓“一代风洞一代飞行器”。长期以来,风洞一直被誉为是飞行器的摇篮。

那到底何为风洞呢?

姜宗林解释道:“飞行器在天上飞,空气不动,但是在地面上的时候,没有办法让飞行器去飞,或者这个飞行器还没有研究出来,然后我就做一个飞行器的模型固定在这,在风洞里头产生高速的气流来吹这样一个模型,模拟它在天上飞的过程,这个就是风洞。”

央视关于JF-22超级风洞的报道

那中国研发的JF-22激波风洞与西方相比,有何优势呢?

据报道,美国的LENS风洞最高只能模拟15马赫的飞行环境,德国的HEG风洞稍逊一筹,只能模拟10马赫的气流飞行环境。

而中国研发的JF-22在研究水平上就实现了极大突破,爆轰激波风洞最高可实现40千米~100千米高度、3千米/秒~10千米/秒的速度复现条件,即可模拟高空最大30马赫的飞行条件。比国外同类最先进风洞测试时间提升了一个数量级。因此有专家称中国的JF-22 超高速风洞技术领先美国20年以上,绝不是空穴来风。

JF-22超高速风洞 (图片来源:新华社)

30马赫是什么概念呢?

声音的传播速度为每秒340米,30马赫超高速风洞就是指,风洞内的风速可以达到每秒10209米,而17级台风中心风力也只有每秒65米。

姜宗林说:“我们现在坐飞机飞马赫数比如说0.8倍的声速,那么战斗机可以飞到2.5倍的声速。如果我们做出来高超声速飞机,比如说5倍到10倍的声速在大气层里飞,一两个小时可以实现到达全球任何一个地方。”

多年来,姜宗林团队建设JF-22风洞主要就是围绕“天地往返”系统展开的。

而JF-22的验收成功,也标志着我国可以将现在卫星发射、航天器发射的费用降低90%。

三代传承的接力棒

一种技术需要10年、20年,甚至更长的时间去研究,所以科研人员必须耐得住寂寞。事实上,早在20世纪50年代,我国科学家钱学森和郭永怀就预言未来将是高超音速武器的天下,提议建造风洞。而正是在他们共同的战略部署下,中国科学院力学研究所组建起我国第一支高超声速激波风洞的科研攻关队。

当时,刚满28岁的俞鸿儒,考上了钱学森和郭永怀的研究生。作为我国高超声速研究的第二代科学家,他把一生都投入风洞之中。1999年,已过古稀之年的俞鸿儒院士将姜宗林引进回国,使他加入这支由钱学森和郭永怀创立、历经半个世纪的科研团队。

三代风洞建设功勋

“钱先生跟郭先生是大师风范、高瞻远瞩,预料到将来国家需要这样一种技术。有了风洞我们才能做发动机、做飞行器。这是我们团队的初心,也是我们团队五六十年来的一个奋斗目标。”姜宗林说。

秉承着为国而研的决心,姜宗林开始带领团队建设属于中国自己的风洞。因为复现风洞技术是前所未有的技术,在这一过程中,姜宗林承受了很大的压力与挑战。

在前人技术的指引下,姜宗林带领团队从2000年就开始探索复现风洞理论与创新技术验证。到了2006年,复现风洞的理论与关键技术逐渐成熟。功夫不负有心人,2012年,JF-12激波风洞最终通过国家项目验收,并投入使用。而与此同时,姜宗林却因劳碌过度生了一场大病,切掉了部分肺叶。

然而,躺在病床上的他,还来不及好好休息,又马不停蹄开始了新一代激波风洞的论证研究。如今,JF-22激波风洞的建成,正是他和团队交出的漂亮答卷。

工作中的姜宗林

如今,谈起一路走来的酸甜苦辣,姜宗林总是一笑而过。他直言:“只有把你的研究跟国家需求结合起来,它才有高度,只有把你的研究跟民族的需求结合起来,你才有长度。”传承老一辈科学家的精神,未来他还将继续在这项有价值的科研事业中实现自己的报国理想。


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