风洞实验室——中国最大的战略军事资本,也是美国航空工业的七寸

发布时间:2025-06-06 07:00  浏览量:1

现代风洞可以产生各种强力的气流,用以模拟飞行器在高速运行时的各种气流作用效果,随着新一代高超音速武器和飞行器的崛起,风洞对飞机、导弹的设计辅助作用可以说越来越重要…

正所谓“一代风洞、一代飞行器”,风洞本身也自然成为了衡量各大国航空实力的重要标杆!

德国、以色列、日本这些所谓的发达国家之所以造不出高技术的现代战机、大飞机、先进导弹,很重要的原因就是因为他们没有世界一流的风洞实验室。

当然时至今日,世界各国所建造的风洞数量多达上千,风洞的用处也很很广泛,如降低车辆风阻、提高燃油效率、模拟强风条件下的建筑受力、振动状态、结构抗力薄弱点等,就连赛车、自行车头盔,也可以靠风洞优化设计。因此,也自然诞生许多民用风洞机构,毕竟风洞实验是做一次,就收一次费用,面向社会大多数问题需求,这种供求关系也使得运营商可以维持自己的良性运转。

但真正的高端风洞,由于需求高度限制于军工航天领域,用户也只能是国家实体,所以市场非常窄。除了美中俄法印等有世界霸权需求的国家,其他国家根本没有决心也没有能力去建设…

首先就是风洞的复杂性。自然风是无法满足高速飞行器的模拟需求的,所以,就得人工制造各种各样的不同状态风,如低速风,高速风,变速风,跨音速风,超音速风,超高音速风,冷风热风,结冰风……等等,所以我们需要各种各样的风洞群,而洞群的建设成本就要上千亿,维护成本同样是天文数字。

其次,大型风洞往往都是耗电大户,不少风洞周边甚至要专门配有发电站甚至水库;同时光能吹出风还不行,还得有高精度的测量和控制设备。

可以说,高端风洞设计难度、建造成本和运行维护都高得惊人,而这也几乎挡住了世界上绝大部分国家...

实事求是的讲,我国在风洞技术上起步较晚,但发展速度堪称“后发先至”。特别是在高超音速领域,中国不仅追赶上了欧美,甚至实现了领先。

中国的风洞建设奠基得益于两位先生,一位是钱学森,一位是郭永怀,两位都是空气动力学领域的专家,同时也是导弹专家!

1960年,我国首座超音速风洞FL-1在沈阳空气动力研究所投入使用,数以百计的产品在这个风洞内进行了无数次试验。

1968年,中国建成了第一座自主研发的高超音速风洞JF-8。

1997年,位于四川绵阳的中国空气动力研究中心建成,一举成为亚洲最大的跨音速风洞,值得一提的是这个风洞群,正是由钱学森和郭永怀规划,并经毛主席批准于1968年开始组建的。其拥有2.4米级跨声速风洞,可覆盖低速至24倍超高声速的检验。此外还拥有每秒能进行14万亿次的超级计算机,目前该风洞已经进行多达47万次的测验,其中不乏歼-10、飞豹、歼-20和神舟飞船等知名平牌,也是在该风洞帮助下,中国才真正有能力跻身世界航天和航空大国。

2012年,中国又建成了世界上首座复现高超声速飞行条件的超大型激波风洞JF-12,其主要模拟1.5m/s~3km/s的风速,飞行高度在25-50km的范围,最大风速可达9马赫,复现温度可达3000摄氏度,是当时世界上最先进的激波风洞,西方国家称之为“Hyper-Dragon”,意为巨龙。我们耳熟能详的东风17、东风27、鹰击21,这些高超声速导弹的出现,背后都有JF-12的功劳!

2023年,中国又在北京怀柔建成JF-22超高速风洞,其总长167米,喷管出口直径2.5米,最大风速达30马赫(约10公里/秒),成为全球唯一覆盖临近空间飞行器全飞行走廊的地面试验平台,高出世界平均几个数量等级,瞄准的是更高维度的天地往返技术!其驱动功率超15000兆瓦,而三峡的装机容量才仅为22000兆瓦,从某种意义上说,JF-22的工作瞬间总功率,完全可以与三峡大坝相比!

而JF-22超高速风洞与JF-12复现风洞共同构成唯一覆盖临近空间飞行器全部飞行走廊的地面实验平台。也使得中国的风洞水平达到了世界第一的水平,并且完全碾压世界第二,强到可以承接世界其他所有国家的任何风洞实验!

而美国目前在高超音速导弹和各类飞行器的困窘局面,很大程度上正是受了风洞设施的限制…

当然,曾经美国的风洞技术完全可以说是“独步天下”,其早在1994年就建成了最高风速达25马赫的“HYPLUS”高超音速风洞,

但进入21世纪后,美国科学家却开始集体“转向”:他们认为传统的风洞费时费力,未来是高性能计算机的天下,并将科研重心全面倾向于计算机模拟。

于是,美国的风洞技术逐渐掉队。如今其最先进的LENS II风洞只能吹到7马赫,持续时间仅30毫秒。而当中国早已“吹”到30马赫,且能维持40毫秒时,美国还在为刚到手的10马赫风洞开香槟。

这种思路当然也有道理,但毕竟超级计算机模拟终归是模拟,虚拟世界里的完美飞行器,是不可能完全应用于现实的。

而主持中国导弹和风洞事业的钱学森先生则认为,还是用风洞吹一下更保险,而差距也正是从这个时刻开始显现的……