環(huán)球熱文：中國的35倍音速風(fēng)洞有多厲害？

中國35倍音速風(fēng)洞，風(fēng)速近12公里/秒，風(fēng)力能將34噸重的洲際導(dǎo)彈吹下來，14分鐘就能抵達(dá)美國西海岸。論風(fēng)洞技術(shù)，老美差的不是一星半點(diǎn)。

35倍音速是什么概念，風(fēng)速接近12公里/秒，14分鐘的時(shí)間就可以抵達(dá)美國，也就上個(gè)廁所的工夫?，F(xiàn)實(shí)生活中，會(huì)按等級(jí)來區(qū)分風(fēng)力大小，10級(jí)大風(fēng)的風(fēng)速只有24~28米/秒，與35倍音速的風(fēng)洞不在一個(gè)級(jí)別。

風(fēng)洞是個(gè)啥？是如何工作的

(資料圖片僅供參考)

風(fēng)洞這個(gè)詞，不能單從字面上來理解，屬于航天高科技的東西，有點(diǎn)高大上的感覺，先進(jìn)的35倍超音速風(fēng)洞，目前沒有幾個(gè)國家能造出來，就連強(qiáng)大的老美，在這方面還是差點(diǎn)意思。

從外形結(jié)構(gòu)來看，風(fēng)洞就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)建造的規(guī)模，面積大小也不同，外面是金屬材質(zhì)，有出口和入口，各個(gè)位置裝有控制器和閥門，用來模擬飛行器運(yùn)行。

也有閉式結(jié)構(gòu)的環(huán)形風(fēng)洞，屬于小型風(fēng)洞，類似管道的形狀，常常用于企業(yè)動(dòng)力實(shí)驗(yàn)的設(shè)備，造價(jià)成本也沒那么高。

世界上的第一個(gè)風(fēng)洞，由英國人韋納姆建造，那個(gè)時(shí)候科技并不發(fā)達(dá)，用的材料是木頭，截面46公分，總長(zhǎng)度只有3.05米，測(cè)量數(shù)據(jù)全部由人工完成。

如今，風(fēng)洞也越來越龐大，面積達(dá)到了800平方米以上，足以容納一架大型飛機(jī)，里面的機(jī)器設(shè)備可以控制氣流，監(jiān)測(cè)周圍的氣體流動(dòng)情況，得出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用來研究各種新型飛機(jī)，適用于航天、軍事等領(lǐng)域。

中國的35倍音速風(fēng)洞，啟動(dòng)以后風(fēng)速可以達(dá)到12公里/秒，毫不夸張地說，產(chǎn)生的風(fēng)力，能將34噸重的洲際導(dǎo)彈吹下來。

有的人就要問，35倍音速風(fēng)洞這么厲害，把它放在戰(zhàn)場(chǎng)上，是不是可以取代衛(wèi)星攔截系統(tǒng)，直接把導(dǎo)彈給吹下來，這個(gè)想法很大膽，但風(fēng)洞還干不了這個(gè)事。

需要提醒大家，前面只是說35倍音速風(fēng)洞產(chǎn)生的風(fēng)力能將導(dǎo)彈吹下來，這個(gè)風(fēng)力只是在內(nèi)部才會(huì)產(chǎn)生，更何況有的導(dǎo)彈發(fā)射以后會(huì)隱身，大部分時(shí)間都在大氣層以外飛行，就連衛(wèi)星和雷達(dá)攔截的幾率也不高，用風(fēng)洞對(duì)著導(dǎo)彈吹不太現(xiàn)實(shí)。

實(shí)際上風(fēng)洞就是檢測(cè)飛行器的場(chǎng)所，里面的空間足夠大，安裝各種設(shè)備和控制器，大大小小的飛機(jī)模型可以開進(jìn)去。

風(fēng)洞內(nèi)的發(fā)生器產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流，經(jīng)過特殊管道，增強(qiáng)以后的氣流可以形成風(fēng)，吹到模型的表面，形成不同的大氣噪聲環(huán)境，飛機(jī)模型就會(huì)產(chǎn)生變化，感應(yīng)器接收到這些數(shù)據(jù)，傳輸?shù)娇刂浦行?，就可以?jì)算出強(qiáng)大氣流對(duì)模型的影響，后續(xù)在制造飛行器時(shí)，就可以適當(dāng)改進(jìn)參數(shù)，增加穩(wěn)定性和安全性。

風(fēng)洞產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流，受到場(chǎng)地和模型的影響，得出的數(shù)據(jù)也存在差異，對(duì)于一般的飛行器，普通風(fēng)洞就可以達(dá)到測(cè)試要求，完全沒有必要上超高音速風(fēng)洞。

這類普通風(fēng)洞，對(duì)空間要求沒有那么高，配備主要的大功率風(fēng)扇和噴流管就可以，大多數(shù)國家的技術(shù)水平都能達(dá)到。

我國建造風(fēng)洞的發(fā)展歷程

1963年，我國就建造出了第一個(gè)風(fēng)洞，那個(gè)時(shí)候的條件有多難，大家應(yīng)該都知道，雖然起步晚了，但步子邁得并不小。

到了1968年，以錢學(xué)森、郭永懷等科學(xué)家提議，必須加快國內(nèi)的空氣動(dòng)力研究，并在四川建了一座實(shí)驗(yàn)基地，那時(shí)的規(guī)模，在亞洲范圍內(nèi)是最大的風(fēng)洞基地。

當(dāng)時(shí)建造出來的一個(gè)風(fēng)洞，總長(zhǎng)度不足3米，麻雀雖小，但五臟俱全，具備了低速、高速、超高速的動(dòng)力，可以對(duì)飛行器進(jìn)行風(fēng)力、噪聲、結(jié)冰等實(shí)驗(yàn)。

像大家熟知的殲-10“梟龍”戰(zhàn)機(jī)、和諧號(hào)高速列車、神舟系列飛船、杭州灣跨海大橋等這些重大項(xiàng)目，都在這個(gè)風(fēng)洞基地測(cè)試過。

2010年5月，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)基地經(jīng)過多次升級(jí)，啟動(dòng)新的科研建設(shè)，大型飛機(jī)模型在這里展開實(shí)驗(yàn)，相關(guān)的數(shù)據(jù)高達(dá)上百萬種，都全部進(jìn)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分類，大型客機(jī)C919研發(fā)試驗(yàn)，大多是在這個(gè)風(fēng)洞完成。

2017年，最大的風(fēng)洞JF-12在北京誕生，風(fēng)速為10馬赫，相當(dāng)于10倍音速，從北京飛到紐約只需要2小時(shí)，保持強(qiáng)勁穩(wěn)定的動(dòng)力，就像在龍卷風(fēng)中要點(diǎn)燃一根火柴，需要足夠的風(fēng)力，又要讓火柴燃燒。

從2018年開始，我國啟動(dòng)35倍速的新型風(fēng)洞，動(dòng)力和精度方面得到很大的提升，風(fēng)速成倍增長(zhǎng)，飛行器只需14分鐘就可以抵達(dá)美國西海岸，技術(shù)水平超過NASA的超音速LENS-X風(fēng)洞。

最具代表性的FL-62風(fēng)洞，由8萬千瓦的電機(jī)提供動(dòng)力，重量達(dá)到6620噸，內(nèi)部的容積有17000立方米，可以產(chǎn)生連續(xù)的跨式風(fēng)力，對(duì)于第六代隱形戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)起到了很大作用。

35倍音速風(fēng)洞與低速風(fēng)洞的區(qū)別

1、低速風(fēng)洞產(chǎn)生的風(fēng)力基本靠吹

普通的低速風(fēng)洞在學(xué)校和企業(yè)都能看到，風(fēng)速一般在1.2倍音速以下，里面的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，用一臺(tái)功率大點(diǎn)的電風(fēng)扇，產(chǎn)生的風(fēng)力，通過Laval噴管將亞音速氣流轉(zhuǎn)換成超音速氣流，基本就可以超過音速的標(biāo)準(zhǔn)。像這種普通低速風(fēng)洞，成本只需要幾百萬就能搞定，并不存在風(fēng)洞一響，黃金萬兩的說法。

如果要建造高速風(fēng)洞，風(fēng)速達(dá)到十幾倍音速以上，單靠風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流有限，達(dá)不到那么高的風(fēng)速。

2、高速風(fēng)洞內(nèi)部裝有壓力罐，通過壓力可以產(chǎn)生高速氣流

我們?cè)诖禋馇驎r(shí)，里面的空氣越多，內(nèi)部的壓力與外部產(chǎn)生壓力差，當(dāng)打開氣球嘴時(shí)，強(qiáng)大的氣流就會(huì)跑出來。高速風(fēng)洞產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流，正是以壓力差為前提，用壓力罐將氣體儲(chǔ)存起來。

這個(gè)壓力罐并不普通，一邊是高壓氣體，另一邊則是真空的狀態(tài)，兩者之間會(huì)有強(qiáng)大的壓力差，當(dāng)打開閥門的時(shí)候，里面的高壓氣體瞬間會(huì)向真空端噴涌，在它的作用下，氣流的速度會(huì)增加3~5倍，真正達(dá)到高音速標(biāo)準(zhǔn)。

大型超高音速風(fēng)洞，除了基本的設(shè)備以外，還要加裝巨大的壓力機(jī)、儲(chǔ)氣罐、加熱系統(tǒng)，構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)成本比低速風(fēng)洞高得多。

3、超高音速風(fēng)洞，想要獲得更強(qiáng)的風(fēng)力，用上了爆炸產(chǎn)生的威力

想要獲得20倍以上的超高音速氣流，僅僅靠真空壓力罐不夠，科學(xué)家們用上了爆炸產(chǎn)生的威力。大家都知道，原子彈爆炸，產(chǎn)生的威力相當(dāng)于1.5萬億噸TNT炸藥，若是把爆炸瞬間爆發(fā)的能量用在風(fēng)洞上，強(qiáng)大的壓力就可以產(chǎn)生超高音速氣流。

目前，20倍以上的超高音速風(fēng)洞，用得最多的就是通過加熱系統(tǒng)，將氫氣和氧氣密封起來，放進(jìn)特制的容器罐中，通過燃燒最終發(fā)生爆炸，獲取強(qiáng)大的氣流。

還有一種風(fēng)洞，是以電弧產(chǎn)生沖擊波為動(dòng)力，安裝有超大電容的設(shè)備，啟動(dòng)以后產(chǎn)生600000安培的電流，強(qiáng)大的電流也可以帶來高速氣流。

寫在最后

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是建造飛行器的主要設(shè)備，一架飛機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等流程，都離不開風(fēng)洞，它的重要性也愈加凸顯。在科學(xué)界有這么一句話：有什么樣的風(fēng)洞，就有什么樣的飛機(jī)、火箭，由此可見風(fēng)洞技術(shù)的重要性。

中國的35倍音速風(fēng)洞，擁有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，已成為地面最強(qiáng)大的測(cè)試設(shè)施之一。

我為生活在這個(gè)強(qiáng)大的祖國而感到自豪！

標(biāo)簽： 飛機(jī)模型 高壓氣體