中国风洞世界第一,30倍音速!美国申请测试一次,中国:50亿美元

小铭有点楠 2024-10-15 13:05:08

虽然我国如今的科技得到了长足进步,但我们还很难说自己拥有世界第一的技术水平。

然而在风洞领域,我们可以脸不红心不跳地宣称我们就是第一名!就连美国都要借用我国的风洞来进行实验,不满足条件我们还不同意。

我国风洞技术到底领先在哪里?这个技术又有什么用处呢?

重要的风洞

人们都知道莱特兄弟发明了世界上第一架飞机,但人们有没有好奇过他们是怎么经过一次又一次地实验,最终获得成功的呢?

其实这背后有一个“大功臣”:风洞。有了它的帮助,莱特兄弟可以不用一次次地飞行也够模拟飞机飞行时的状态,进而观测、改进飞机的各项数据,大大地提高了实验效率。

也就是说,风洞可以在飞机没有飞行的情况下模拟出飞机飞行时候的状态,那么它到底是怎么做到这一点的呢?

从字面意义上理解,很多人或许会认为风洞是一个洞,事实上并非如此,风洞的外形更像一根管子,而且是能够产生气流的管子,人们可以通过操作让其产生不同的气流,实现在地面的“飞行”。

比如我们要测试一架飞机的性能,直接让其飞行实在是成本太高而且太危险了,但如果我们把思路逆转一下,让飞机不处于飞行状态,但让风洞制造出飞机飞行时侯的气流,仿佛它就在飞行一般,我们就可以在这样的状态下对飞机的各项数据进行改进了。

由此可见,风洞技术非常具有实用性。

虽然我国现在在风洞领域遥遥领先,但我们也是“弯道超车”,最早研究这个的还是西方人,早在19世纪,一个英国的船舶工程师就开始运用风洞帮助进行阻力测试了,但那时候的风洞技术并没有被运用到航空领域。

直到莱特兄弟横空出世,它才真正被运用到航空领域,莱特兄弟的“飞行者一号”成功起飞,让许多国家看到了风洞的重要性,纷纷开始了对它的实验。

后来人们发现风洞不仅仅可以用在飞机上,还可以用在导弹等武器上面,于是人们对风洞的研究就更加看重了。

西方国家有多热衷对风洞的研究?截至20世纪90年代,西方国家建造的风洞数量已经达到了186座,后来更是数不胜数。

然而风洞看起来简单,似乎就是个制造风的大风扇,但其实是非常具有技术含量的,涉及的领域多达20多个,包括动力学、机电等等。

其实基础的风洞研究制作是比较简单的,但是想要制造出高端的风洞,例如超音速风洞就十分困难了,而且如此精密、高端的技术就算有高投入也不一定有高回报,投进去的科研经费很可能会打水漂。

但是如果没有超音速风洞,就难以研制出更加先进的武器,所以各国科学家哪怕硬着头皮也要想出制造出超音速风洞的办法。

不断推陈出新

传统的风洞和风扇一样是用风扇“吹风”来制造气流的,后来有科学家在其中加入了拉瓦尔喷管,但风速依然没有得到条件。

为了让风洞的风速变快,科学家们可以说是无所不用其极,最开始有人想出用火药爆破的方法制造,但这个方法被证明行不通,后来又有人灵机一动,想到用压气机将空气压入高压气罐,气压达到了一定程度,风速不就上来了吗?

后来美国发明出了2.75马赫以上的超音速风洞,1945年,德国某研究机构通过将储气罐放气和真空箱吸气相结合的方式制造出了气流速度高达10马赫的超音速风洞,要知道最初的风洞只有0.8马赫。

但当所有人都认为10马赫就是极限的时候,我国竟然发明出了30马赫的风洞,这简直让西方国家惊掉下巴,中国到底是怎么做到的呢?

其实这和钱学森院士的努力离不开关系,当年钱老在美国就是发明2.75马赫超音速风洞的成员之一,回到祖国他自然带回了宝贵的知识和经验。

随着之后研究员们的不断努力,我国现在已经拥有了JF-22,它的风速能达到30马赫,实际上,它甚至可以达到38马赫。

我国有10倍音速、20倍音速的风洞,许多国家都曾想借用我国的风洞进行试验,曾经美国通过日本想借用一次我国的风洞,我国提出了50亿美元和数据共享的条件,美国思虑再三还是没有答应。

但能让美国来向中国提出请求,足见我国风洞的先进与强悍,这件事也侧面反映出一个信息,那就是美国应该是没有30马赫的风洞的。

这并不是一件值得惊讶的事情,我国的风洞技术和世界上其他国家有着差别,而这一技术正是我国风洞技术能够领先全世界的原因,所以我国并不担心公开JF-22会让其他国家“取到经”。

这个技术就是爆轰技术,可以说我国的爆轰技术走的是和国际主流研究不一样的路子,这样让我国的成功难以复制。

爆轰是利用化学技术,通过使用类似于粒子碰撞的方法从而使其释放巨大动能达到模拟高超音速风力的技术,国际上的主流技术要么是主流机械压缩模式,要么是运用计算流体力学,爆轰技术属于是我国的技术创新。

这也和我国实体风洞技术的发展离不开关系,当年钱老回国,觉得以我国当时的水平还是研究实体风洞技术更好,没想到我国雄厚的实体风洞基础直接帮助我国走上了世界的顶端。

当然,我国目前对计算流体学的研究也是在不断进行中的,毕竟这也算是国际上的主流方法,我国要防止美国在这方面有所突破,哪天突然超过了我国。

总而言之,我国的风洞技术已经达到了世界领先的水平,其他国家短时间内是难以超越的,期待我国未来在科学领域能有更大的进步。

参考资料

飞行器的摇篮”JF-22风洞究竟是什么?长啥样?一文了解 2023-07-15 北京日报客户端

网友:懂了!“一般”先进,可以展示 2023-07-16 环球网

探寻一股神秘的“风” 2022-03-11 人民资讯

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