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中國(guó)建成“世界最快”高超聲速風(fēng)洞！能模擬30馬赫高超聲速環(huán)境

5月30日，我國(guó)宣布完成JF-22風(fēng)洞最終評(píng)估，標(biāo)志著““世界最快”高超聲速風(fēng)洞建成，這也是我國(guó)追求高超音速能力的重要里程碑。

這座高超聲速風(fēng)洞位于北京北部懷柔區(qū)，它能模擬高達(dá)每秒10公里或30倍聲速的飛行。J-22高超聲速風(fēng)洞始建于2018年，在2021年8月完工。整個(gè)隧道長(zhǎng)167米，直徑4米，和其他大多數(shù)使用機(jī)械壓縮機(jī)產(chǎn)生高速氣流的風(fēng)洞不同的是，這個(gè)長(zhǎng)265米的風(fēng)洞有賴于化學(xué)爆炸。

J-22高超聲速風(fēng)洞還將支持模擬航天器重返大氣層的環(huán)境，它同時(shí)也是開發(fā)高超聲速武器的重要設(shè)備。這些武器系統(tǒng)能以高于5馬赫速度飛行(6174公里/小時(shí)）?，F(xiàn)在我軍已經(jīng)部署了多款高超聲速武器，包括DF-17和DF-21彈道導(dǎo)彈。高超音速導(dǎo)彈的速度和機(jī)動(dòng)性使它們的探測(cè)和攔截極具挑戰(zhàn)性。

由科技部管理的國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)最近在北京的中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所召開了會(huì)議，科學(xué)家們確認(rèn)，JF-22爆轟驅(qū)動(dòng)高焓激波風(fēng)洞項(xiàng)目的有效試驗(yàn)時(shí)間、溫度、壓力、噴嘴流量等性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

力學(xué)研究所研究員、風(fēng)洞項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姜宗林表示，JF-22風(fēng)洞的目標(biāo)是加快發(fā)展航天器往返大氣層項(xiàng)目。如果成功，該設(shè)施還可以幫助將發(fā)射衛(wèi)星和航天器的成本降低 90%。”

JF-22以及中國(guó)的JF-12風(fēng)洞將使中國(guó)領(lǐng)先西方“大約20到30年”。JF-12于2012年5月通過了驗(yàn)收，可以模擬高達(dá)7馬赫的飛行。

高超音速和航空工程專家克里斯·庫(kù)姆斯表示，30 馬赫的速度只能在“大氣層外返回（月球、火星等）期間”看到。他還指出了爆震驅(qū)動(dòng)激波隧道的問題，稱它們“改變了空氣化學(xué)，以至于空氣動(dòng)力學(xué)不再代表飛行?！?/p>

在 1960 年代和 1970 年代，所有NASA航天飛機(jī)和太空發(fā)射系統(tǒng)都在NASA艾姆斯研究中心位于加州的單一平面風(fēng)洞中進(jìn)行了測(cè)試。隧道的速度只能達(dá)到 2 至 3.5 馬赫。更多測(cè)試是通過使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD) 軟件的數(shù)字模擬進(jìn)行的。

由于缺乏高超聲速風(fēng)洞，美國(guó)國(guó)防部的國(guó)防創(chuàng)新部門考慮跳過風(fēng)洞測(cè)試，而是直接從實(shí)際飛行測(cè)試中獲取數(shù)據(jù)。他們正在尋找商業(yè)合作伙伴來展示能夠以超過 5 馬赫（高超音速飛機(jī)和武器的最低速度）飛行和機(jī)動(dòng)的測(cè)試飛機(jī)原型。

有專家表示：只有風(fēng)洞，而不是軟件，才能模擬實(shí)際的高超音速環(huán)境。他補(bǔ)充說，具有 33 馬赫能力的風(fēng)洞非常有用，因?yàn)楹教祜w機(jī)最終將以每秒 11.2 公里的“逃逸速度”在不減速的情況下重新進(jìn)入大氣層。其他評(píng)論員聲稱美國(guó)使用高超音速測(cè)試的數(shù)字模擬，但迄今為止它們的效果不如老式風(fēng)洞。