中国独创九倍音速风洞 实验时长冠全球

　　
http://news.takungpao.com/mainland/focus/2016-06/3331770.html

大公网6月11日讯 综合中央电视台、人民网报道：在北京怀柔区一座长条形建筑内，建有由中国自主研发、国际最先进的“JF-12”高超音速激波风洞。该风洞使用氢氧爆轰驱动，风速最高可达9马赫，喷管全长265米，能提供目前全球最长的100毫秒实验时间。“JF-12”各项性能明显优于其他国家的同类风洞。
　　区分不同类型风洞最主要的指标是“马赫”数，即能够达到几倍的音速。现有的民航飞机都是在10公里以下高度飞行，速度约为0.8马赫（0.8倍音速），战斗机可以飞到20公里的高度，速度约为2-3马赫。但是，在20至100公里高度的临近空间高超音速飞行器研究却是刚刚起步，也是国际前沿科研重点。
　　“JF-12”高超音速激波风洞能在地面模拟出一个25公里至50公里高空、飞行器以5至9倍音速飞行的环境，并复现了总温、总压，正好覆盖了吸气式发动机空天飞行器所需条件。
　　风洞实验舱直径3.5米
　　“JF-12”项目负责人、中科院力学所高温气体动力学国家重点实验室主任、研究员姜宗林介绍，高超音速科技是航空航天领域的高新技术，关系到国家安全和国际战略格局，是世界各个航空航天大国竞相研究的热点，而高超音速飞行器的研发离不开风洞这个摇篮。高超音速飞行器研究成功前，不可能在天空进行试验，所以首先就要在风洞里构建出它在高空的飞行环境。
　　中科院力学所研究团队利用独创的氢气和氧气反向爆轰方法，通过一系列创新技术，成功研制出高超音速激波风洞，265米的长度使其能够提供更长的实验时间，高超音速发动机需要的实验时间至少需要60到70毫秒，中国已经能做到100毫秒，国外的相关风洞大约为30毫秒。此外，中国的喷管直径可达2.5米，实验舱直径3.5米，都明显优于国外同类风洞。“JF-12”里的“风”，速度最高可达9马赫，温度可达3000摄氏度左右。
　　“JF-12”的主体是一根架起来半人多高、金属质地的长管子。姜宗林说，做出这个相貌平平的管子并不容易，项目组首创了超高压、大口径合金钢管设计技术和超高压爆轰段夹膜机设计技术，并突破了高强度合金钢管大口径深孔加工技术。“JF-12”的研制推动了中国重大科研装备的设计与加工技术的发展。
　　飞行器在飞行过程中由于速度非常快，除了会遇到猛烈的气流冲击外，气流还会与飞行器表面发生摩擦，产生很大的热量，对于飞行器的安全有很大的威胁，所以气动环境下的热效应，也是飞行器设计中最需要考虑的关键因素之一。中科院力学所助理研究员韩桂来表示，加热是非常厉害的，一般都会达到兆瓦量级，就是差不多1平方毫米每分钟会加进去几兆的能量，研究人员通过“JF-12”的特制传感器，就能测量飞行器表面的加热过程。
　　建设费仅4600万人民币
　　“JF-12”的建设费用仅为4600万元人民币。如何用这么少的钱，建设出如此大型、国际领先的科研设备？姜宗林总结了一句话：“我们用智慧弥补国家财力的不足”。他举例说，比如仅一项“三个喉道匹配一个喷管”的独创设计，就能节省上百万元的科研费用。不仅是工程造价低，“JF-12”风洞每次的运行费用也非常便宜──不到5000元人民币，在外国同行看来，这简直是“难以置信”。
　　作为中国重大科研装备，“JF-12”激波风洞从原理到材料和构建，全是自主设计，现已展开了一系列试验，并取得了部分基础数据，为中国研究高超音速飞行器提供了有利条件。
　　高超音速飞行 两小时可抵美

　　图：“JF-12”高超音速激波风洞能提供100毫秒实验时间\资料图片
　　中国成功研制国际首座高超音速激波风洞“JF-12”，实现了风洞试验状态从流动“模拟”到“复现”的跨越，引领了国际先进风洞实验技术的发展。中国科学院力学研究所研究员姜宗林表示，中国若成功研制马赫数达到9的高超音速飞行器，从中国起飞，只需2小时就可到达美国纽约、华盛顿等城市。
　　“JF-12”风洞不仅成就了中国独立自主研究先进空气动力学试验装备的先例，其理论和技术更解决了困扰高超音速地面试验60年的世界难题。
　　整体性能领先国际
　　中国对激波风洞爆轰驱动技术的研究，最早始于1965年，1998年建成世界上第一座氢氧爆轰高焓激波风洞“JF-10”，2003年探索出激波反射型正向爆轰驱动技术，2006年研究出正向爆轰驱动膨胀管技术，2009发展出双驱动段正向爆轰技术，“JF-12”在2008年立项，仅用了4年多时间，即完成测试。
　　专家一致认为，该项目利用中科院力学所独创的反向爆轰方驱动方法，整体性能处于国际领先水平。
　　目前世界上常用的高超音速风洞有两类。一类是以日本的HIEST风洞为代表的自由活塞驱动风洞，另一类是加热轻气体驱动的风洞，如美国的LENS风洞，但这两种风洞都存在难以解决的问题：前者有荇藇y不平稳，试验时间短（仅几毫秒）的缺陷；后者由于使用大量氢气或氦气，成本昂贵且极度危险，在实验时间和尺度扩展等方面有很大局限性。
　　国际著名激波管技术专家、国际激波研究院创始人高山和喜曾经表示，中国的“JF-12”激波风洞产生的流场区域大、气流速度高、试验时间长，且应用了独特的爆轰驱动技术，克服了自由活塞驱动技术的弱点，这个设备是世界唯一的。
http://news.takungpao.com/mainland/focus/2016-06/3331770.html

大公网6月11日讯 综合中央电视台、人民网报道：在北京怀柔区一座长条形建筑内，建有由中国自主研发、国际最先进的“JF-12”高超音速激波风洞。该风洞使用氢氧爆轰驱动，风速最高可达9马赫，喷管全长265米，能提供目前全球最长的100毫秒实验时间。“JF-12”各项性能明显优于其他国家的同类风洞。
　　区分不同类型风洞最主要的指标是“马赫”数，即能够达到几倍的音速。现有的民航飞机都是在10公里以下高度飞行，速度约为0.8马赫（0.8倍音速），战斗机可以飞到20公里的高度，速度约为2-3马赫。但是，在20至100公里高度的临近空间高超音速飞行器研究却是刚刚起步，也是国际前沿科研重点。
　　“JF-12”高超音速激波风洞能在地面模拟出一个25公里至50公里高空、飞行器以5至9倍音速飞行的环境，并复现了总温、总压，正好覆盖了吸气式发动机空天飞行器所需条件。
　　风洞实验舱直径3.5米
　　“JF-12”项目负责人、中科院力学所高温气体动力学国家重点实验室主任、研究员姜宗林介绍，高超音速科技是航空航天领域的高新技术，关系到国家安全和国际战略格局，是世界各个航空航天大国竞相研究的热点，而高超音速飞行器的研发离不开风洞这个摇篮。高超音速飞行器研究成功前，不可能在天空进行试验，所以首先就要在风洞里构建出它在高空的飞行环境。
　　中科院力学所研究团队利用独创的氢气和氧气反向爆轰方法，通过一系列创新技术，成功研制出高超音速激波风洞，265米的长度使其能够提供更长的实验时间，高超音速发动机需要的实验时间至少需要60到70毫秒，中国已经能做到100毫秒，国外的相关风洞大约为30毫秒。此外，中国的喷管直径可达2.5米，实验舱直径3.5米，都明显优于国外同类风洞。“JF-12”里的“风”，速度最高可达9马赫，温度可达3000摄氏度左右。
　　“JF-12”的主体是一根架起来半人多高、金属质地的长管子。姜宗林说，做出这个相貌平平的管子并不容易，项目组首创了超高压、大口径合金钢管设计技术和超高压爆轰段夹膜机设计技术，并突破了高强度合金钢管大口径深孔加工技术。“JF-12”的研制推动了中国重大科研装备的设计与加工技术的发展。
　　飞行器在飞行过程中由于速度非常快，除了会遇到猛烈的气流冲击外，气流还会与飞行器表面发生摩擦，产生很大的热量，对于飞行器的安全有很大的威胁，所以气动环境下的热效应，也是飞行器设计中最需要考虑的关键因素之一。中科院力学所助理研究员韩桂来表示，加热是非常厉害的，一般都会达到兆瓦量级，就是差不多1平方毫米每分钟会加进去几兆的能量，研究人员通过“JF-12”的特制传感器，就能测量飞行器表面的加热过程。
　　建设费仅4600万人民币
　　“JF-12”的建设费用仅为4600万元人民币。如何用这么少的钱，建设出如此大型、国际领先的科研设备？姜宗林总结了一句话：“我们用智慧弥补国家财力的不足”。他举例说，比如仅一项“三个喉道匹配一个喷管”的独创设计，就能节省上百万元的科研费用。不仅是工程造价低，“JF-12”风洞每次的运行费用也非常便宜──不到5000元人民币，在外国同行看来，这简直是“难以置信”。
　　作为中国重大科研装备，“JF-12”激波风洞从原理到材料和构建，全是自主设计，现已展开了一系列试验，并取得了部分基础数据，为中国研究高超音速飞行器提供了有利条件。
　　高超音速飞行 两小时可抵美

　　图：“JF-12”高超音速激波风洞能提供100毫秒实验时间\资料图片
　　中国成功研制国际首座高超音速激波风洞“JF-12”，实现了风洞试验状态从流动“模拟”到“复现”的跨越，引领了国际先进风洞实验技术的发展。中国科学院力学研究所研究员姜宗林表示，中国若成功研制马赫数达到9的高超音速飞行器，从中国起飞，只需2小时就可到达美国纽约、华盛顿等城市。
　　“JF-12”风洞不仅成就了中国独立自主研究先进空气动力学试验装备的先例，其理论和技术更解决了困扰高超音速地面试验60年的世界难题。
　　整体性能领先国际
　　中国对激波风洞爆轰驱动技术的研究，最早始于1965年，1998年建成世界上第一座氢氧爆轰高焓激波风洞“JF-10”，2003年探索出激波反射型正向爆轰驱动技术，2006年研究出正向爆轰驱动膨胀管技术，2009发展出双驱动段正向爆轰技术，“JF-12”在2008年立项，仅用了4年多时间，即完成测试。
　　专家一致认为，该项目利用中科院力学所独创的反向爆轰方驱动方法，整体性能处于国际领先水平。
　　目前世界上常用的高超音速风洞有两类。一类是以日本的HIEST风洞为代表的自由活塞驱动风洞，另一类是加热轻气体驱动的风洞，如美国的LENS风洞，但这两种风洞都存在难以解决的问题：前者有荇藇y不平稳，试验时间短（仅几毫秒）的缺陷；后者由于使用大量氢气或氦气，成本昂贵且极度危险，在实验时间和尺度扩展等方面有很大局限性。
　　国际著名激波管技术专家、国际激波研究院创始人高山和喜曾经表示，中国的“JF-12”激波风洞产生的流场区域大、气流速度高、试验时间长，且应用了独特的爆轰驱动技术，克服了自由活塞驱动技术的弱点，这个设备是世界唯一的。