最近,中科院某研究所的科研人员,向媒体披露了,我们国家正在研制的一款高超音速风洞JF-22。那么这个JF-22高超音速风洞,它能达到什么样的能力呢?
据说,它可以测试最大飞行速度达到超音速三十倍的飞行器或者是弹头。这样的一个风洞,到目前为止全世界都没有,只有中国在开发。中国在这之前也搞过一款高超音速风洞,它的测试速度大概超音速十几倍,这个已经是世界第一了。目前全世界拥有高超音速风洞的国家屈指可数,美国有一个,据说日本也有。
我们过去的高超音速风洞,最高的测试速度也就是超音速几倍,十倍应该说已经比较难做到,现在要想做到超音速三十倍,这个难度要比过去难得多得多。以前的高超音速风洞,像美国的高超音速风洞,它的最大测试飞行速度,大概是音速的七倍左右,时间也很短,大概就是三十毫秒。而日本的高超音速风洞,测试时间只有两毫秒,两毫秒要想把所有的数据都一次测全,这个难度是非常大非常大的。
而我们正在研发的这款世界第一的高超音速风洞,不但测试速度大,超过音速的三十倍,也就是相当于飞行器每一秒飞行十公里,这什么概念呢?他已经超过了第一宇宙速度。超过第一宇宙速度的飞行器,不是要飞出大气层,飞到这个其他的星球上去了吗?不见得。
因为如果一枚导弹,以非常大的速度载入大气层,他的飞行速度有可能达到音速的三十倍。一般的远程弹道导弹,它的载入速度,可以达到音速的二十五倍左右,再高一点,就是超音速三十倍了。
这样的一个飞行器,要想把它设计完善,保证它能够,按照要求,精确地落在某个目标区,就需要做大量的实验,如果没有试验平台,你只能靠实际的测试。实际测试耗费是非常高的,比如说你要想搞一个弹头,他的飞行速度能达到每小时十公里,或者是超音速三十倍,你就要发射很多的,跟洲际弹道导弹类似的平台,才有可能获得相应的数据。这些测试可能成功也可能会失败,投入的成本是相当高的。
因此建立高超音速风洞,对于实验手段的改进,降低测试成本意义非常重大。那么前面说到,美国也好,日本也好,他们的高超音速风洞测试时间非常短,日本只有两毫秒,美国也不过是三十毫秒。而我们正在研制这款高超音速风洞,他的测试时间是多少呢?一百毫秒。在一百毫秒的这个时间段内,我们有足够的时间,把它测试的各种各样的数据参数取下来,作为研制高超音速飞行器的相应的参考,这个意义是相当大的。
那么我们国家的高超音速风洞,它采用的什么样的技术手段,实现管内的流动,能够达到音速的三十倍?过去一般采用的是间歇式的,高压空气的喷射,那需要有很大的压气罐,来储存高压空气,然后在短时间内把它释放出来。这个过程时间很长,耗能也是非常大的,因此不是所有的国家都能够见到这样风洞,和承担这样的一个耗费的。
而我们的高超音速风洞,想用新的手段和措施。采用什么样的办法呢?爆燃,用化学能爆燃的方式,瞬间产生相当高的气流,通过这种高速气流,吹过实验模型的表面,我们就可以得到他的升力、阻力以及其他的一些参数了。
因为高超音速飞行器在空中飞行,不但遇到的情况特点和在对流层平流层飞行不一样,大气密度比较低,而且由于速度太高,和飞行器产生大量的摩擦,气流就会变成等离子体。等离子体它的特点和一般的空气是不一样的,它不含氧,而且它的成分大部分都是电子或者是电子核,部分地方可能是正电区,部分地方可能就变成负电区,总体是电综合的这样的一个环境。和普通的飞行器所遇到的情况,是完全不一样的。
何况,在此期间,会产生非常高的温度,那么怎么来解决抗高温高压的问题?甚至解决通信联络的问题?因为在飞行器外面包上一层等离子体,它和外界的通讯联络就会中断,一中断可能就很难掌握它的动态情况。
在这样的一个复杂的状态下,做高超音速飞行,会遇到方方面面的问题,因此很多军事强国,高超音速武器已经有几十年历史了,但是至今成功的案例非常少,大量的飞行器的测试平台,依然停留在研究测试阶段。只有中国和俄罗斯在这个领域,目前已经取得了大量的成果,并且某些产品,已经成为装备部队的兵器。
从这个角度讲,试验手段能力的提升,对发展未来先进的平台,特别是高超音速平台,意义非常重大。我们国家在测试手段方面,现在既然领先了,那么就可以预期,今后中国的高超音速武器的发展方面,依然有可能取得世界领先的成果。
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