為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

2021-01-16 騰訊網

近日,中國空氣動力研究院放出重磅消息,國產10倍音速超燃衝壓發動機風洞試驗獲得重大突破,在短短5毫秒,即百分之一的眨眼時間以內,氫燃料在每秒3千米的超高速度之下瞬間點火併穩定燃燒,這一過程的實現,不亞於在龍捲風當中點燃一根火柴的難度。與對飛行器氣動構型進行吹氣的一般風洞不同的是,這次實驗所採用的風洞是專門為10倍音速超燃衝壓發動機而打造的,因而也需要承受高溫燃燒以及高速氣動所造成的影響,其技術含量乃至難度之高,無需多言。

風洞是一個體系,為了能夠拿到足夠完整的的實驗數據,必須擁有一個較為完整的風洞體系,換句話說就是要有各種類型的風洞,說白了一個國家只建設幾個或者單一種類的大型風洞,根本起不了太大的作用。此外,大型風洞的運營也是一筆非常大的開銷,需要長年累月的風洞試驗來大量的積累數據,這些數據是試驗的「寶物」,是以後分析、模擬、對比的參照物,但是大量的試驗工作很可能90%以上都是白做的,真正有用的數據可能不到10%,這運營成本可想而知。大型風洞要成體系的存在,即使一些國家建的起,可能也用不起。例如:大型風洞是用電大戶,一些風洞必須專門配套發電站,此外風洞裡面的易損件、以及各種照相和測量設備,都是一筆不小的開銷,燒錢程度可想而知。這也是為何歐洲幾個大國要聯合起來搞風洞體系的原因,單個國家真的是耗不起。

一兩部風洞還簡單,但是真正的風洞,實際應叫:風洞群,包括各種不同的風洞,把涉及到大量的工作,可以這麼說就是,把中國或者美國的風度,完全送給別人,別人也不一定能夠直接運轉起來。

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    風洞,是進行空氣動力實驗的一種工具,模擬實體周圍氣體的流動狀況,將實體放入到風洞中,通過人工控制氣流來測試實體的性能,得到相關數據。世界上最早的風洞是在1870年左右建成的,發展到現在 風洞的種類也變得更多了,包括低速風洞、高速風洞、超聲速風洞、激波風洞等等。
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    相信很多朋友在看到「風洞」一詞時,會自然聯想到在一個洞裡放置風扇使勁地吹風,當然「風洞」的簡化概念可以這麼去理解,不過實際上要想建造高質量的風洞特別是高超音速的風洞,難度是非常大的。我們先來看一下什麼是「風洞」。
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    據央視新聞頻道3月16日報導,中科院高溫氣動力國家重點實驗室工作人員透露,其團隊正在研製的新風洞模擬馬赫數可達10—25,試驗流場直徑2.5米,將是世界最高水平。    「作為先進飛行器的研發平臺,建最高技術水平的風洞,全世界都在爭。我們正在研製的這種新超高速風洞,計劃四年左右建成。」
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  • 【科技日報】從模擬到復現 中國將建「超級風洞」
    據央視新聞頻道3月16日報導,中科院高溫氣動力國家重點實驗室工作人員透露,其團隊正在研製的新風洞模擬馬赫數可達10—25,試驗流場直徑2.5米,將是世界最高水平。  「作為先進飛行器的研發平臺,建最高技術水平的風洞,全世界都在爭。我們正在研製的這種新超高速風洞,計劃四年左右建成。」21日,該重大項目的首席科學家姜宗林告訴科技日報記者。
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    印度國防研究與發展組織舉行了高超音速風洞(HWT,即Hypersonic Wind Tunnel)測試設施的揭幕儀式。對於該設施印度媒體不乏溢美之詞,印度國防研究與發展組織也自豪地宣布印度是繼美俄之後第三個擁有如此大型設施的國家,加入了超高音速風洞的俱樂部。
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    4類,其中高超音速風洞極具挑戰性,是目前最為難的技術之一,全球能夠掌握去技術的國家真的沒有幾個。大型風洞沒幾個國家擁有如今印度能夠完成自己的高超音速風洞,絕對是一個可喜可賀的事情,逐漸印度在技術領域的水平不算低呀,這一風洞的建成,實際上為印度從事高超音速武器研發等創造良好的條件,也預示著印度在這一領域可能會有更為突出的表現
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    央視3月16日新聞節目中,採訪了北京中科院高溫氣動力國家重點實驗室,在採訪中,該機構研究員韓桂來介紹,該單位正在研製新的風洞,這個風洞模擬馬赫數可以達到10-25。目前美國最先進HYPULSE風洞的測試速度與中科院正在研製的新型風洞類似。這種類型風洞代表了世界最高技術水平。
  • 我國最新超級風洞FL-62風洞再傳好消息
    我國空軍近幾年的發展是大家有目共睹的,當初中國能自主研製出隱身五代機殲-20令很多國家都沒有想到的。而中國能在短短的時間內得到如此快速的發展,除了戰機設計師們擁有的聰明才智和高超技術能力外,還與一種高科技設施的幫助密不可分,這就是風洞。近日,被稱為「國之重器」的我國最新超級風洞FL-62風洞再次傳來好消息。
  • 1997年12月21日 我國建成亞洲最大跨聲速風洞
    1997年12月21日,我國在中國空氣動力研究與發展中心建成當時亞洲最大的跨聲速風洞,並成功進行了通氣試車。這標誌著我國擁有了世界級高速風洞,跨聲速空氣動力研究試驗能力更是跨入了世界先進行列。由於這種風洞技術性能要求高、建造難度大,只有少數發達國家掌握了設計和製造大型跨聲速風洞的技術。從1965年開始,我國開始研製大型跨聲速風洞,1984年,建成了1.2米半回流引射式跨聲速風洞。但是,在多年的使用以來,這座試驗段尺寸最大為1.2米的跨聲速風洞無法進行先進的航空、太空飛行器高逼真度氣動外形模擬試驗。而且大型運輸機、民航客機甚至只能做一個尾段模型的試驗,許多試驗受到很大的技術限制。
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    2020年12月20日,防務世界網站報導稱,繼美俄後,印度也成功研製出了屬於他們的高超音速風洞,是第三個擁有如此大型設施的國家,從頭到尾提到過中國也擁有高超音速風洞這一事實。風洞,通過人工產生並控制氣流來模擬飛行器周圍氣體的流動,提供飛行器設計需要的基礎數據,是進行空氣動力試驗最常用、最有效的工具。
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  • 航發大型風洞技術突破,國產控制立功,C919國產化再進一步
    這是即是中控公司首次進軍國內航空市場,也是世界範圍內商發大型風洞技術上首次使用國產化控制系統。長江系列發動機即使設計的時候可以使用軍用大型風洞輔助設計。但是在後續的適航標準取得的過程中需要公開測試風洞的相關信息,所以商飛如果想拿下具有是適航證的商用發動機標準,就必須要有配套的大直徑風洞。即使在中國風洞技術已經如此成熟的今天,民用風洞的作業系統還是被西方壟斷,並且對中國進行了嚴密的技術封鎖。