风洞,在大家的脑海里可能只是一个模糊的概念,觉得就是个用来吹风的“大管子”,但在现代航空航天领域,风洞是用来模拟各种飞行状态,验证设计的终极工具,是决定飞机、飞船能否安全飞行的“真理检测机”。
世界上的风洞不少,但能做到性能指标世界领先的也真不多。
中国的这座,就让世界同行望尘莫及。
但它的诞生过程并不是按部就班的计划,而是一次爆炸,这场爆炸就是钱老的学生搞出来的!
俞鸿儒师承钱学森、郭永怀,上世纪五十年代,钱学森和郭永怀回国搞航空航天,一上手就发现卡脖子的地方太多,其中最关键的就是风洞。
风洞这东西看着不起眼,其实是飞行器的“摇篮”,不管是飞机还是导弹,都得在里面“吹”上几千次,拿到准确数据才能上天。
但是当年新中国航空航天领域是一片空白,科研条件远不如发达国家,但一代人硬是在这种环境下干出了一个个世界级成果。
俞鸿儒本身长期在空气动力学领域深耕,尤其是在高超声速风洞的建设和研究上,是国内风洞技术的开拓者之一。
所谓高超声速,就是比三倍甚至更多音速还高的飞行速度,这种速度下,气动环境非常可怕。
平时我们觉得空气是柔软的,其实高速下空气像钢板一样硬,飞行器面临的冲击、摩擦、温度变化都远超正常飞行状态,没有风洞,根本没法准确模拟,也无法保证设计的可靠性。
风洞不同于其他设备,不是直接买几台机器就能装起来,它需要整个系统的精密设计,包括喷管形状、驱动气流的方式、测量工具的布置等等,每一个环节都有技术难度。
当时中国计划建设一座能够达到国际先进水平的高超声速风洞,用于研究诸如导弹、火箭、航天器等的气动特性。
然而技术储备有限,只能靠科研人员一点点摸索,好不容易弄出来的小风洞,长宽加起来不到10米,测试模型得缩小10倍,数据根本不准,折腾半天全白费劲。
郭永怀当时就拍板,让刚进力学所的俞鸿儒牵头搞激波管研究。
可激波管这东西,当时国际上都没人敢深碰,因为主流思路是用氢氧燃烧驱动,这东西特别容易爆炸,而且气流品质差,实验数据没法重复,早就被国外弃用了。
俞鸿儒却偏偏选了这条难走的路,郭永怀也支持他,就提了一个要求,别出人身伤亡事故。
结果怕什么来什么,实验真就接二连三地炸了。
第一次爆炸把窗户玻璃全震碎了,大家都吓得够呛,俞鸿儒却蹲在废墟里捡碎片分析原因。
最严重的是1963年那次,研究JF4A型风洞时,爆炸的威力把一个大金属零件轰飞,直接打穿了厂房的承重墙,幸好俞鸿儒早有预案,每次实验都让大家撤到百米外,才没人受伤。
一般人碰到这情况可能早就放弃了,但俞鸿儒反而从爆炸里看出了门道。
他带着团队反复分析,终于摸清了规律,原来氢气浓度控制在某个临界值,就能避免危险的爆轰,甚至能利用燃烧产生的能量。
这一下就打开了新世界的大门,那些炸出来的碎片和数据,成了最宝贵的资料。
后来郭永怀看到他搞研究,不仅没批评爆炸的事,还处处支持,甚至把自己在美国用的闪光相机捐出来,这台价值30万美元的相机帮缺钱的激波管组解了燃眉之急。
1968年郭永怀不幸遇难,这对俞鸿儒打击特别大,但他没停下脚步,反而憋着一股劲要完成老师的嘱托。
那几年他还受了不少非难,可就是凭着一股韧劲,在1969年建成了JF8激波风洞。
这台风洞性能堪比国际大型风洞,造价却只要8万块,要知道同期北京大学建个小型风洞就花了80万,十倍的差价让国际同行都不敢信。
这台“廉价奇迹”立马就派上了大用场,东风-5洲际导弹的核心气动参数全靠它测出来,70年代返回式卫星的气动加热数据、潜艇导弹天线的热流问题,也都是它帮忙解决的,直接避免了好几次发射事故。
按说搞出这么大成就,俞鸿儒该歇口气了,可他脑子里又冒出个更大胆的想法。
之前的研究都是想尽办法防着爆轰,他却反过来琢磨,能不能利用爆轰产生的巨大威力来驱动风洞?
这想法在当时太超前了,没有人支持他,加上技术条件不够,只能先搁在心里。
直到1988年,他去德国访问,在亚琛工业大学的实验室里证实了这个想法的可行性,回国就立马启动研究。
初期缺资金缺设备,最难的时候国家自然科学基金给了2万元资助,就靠着这点钱,俞鸿儒和团队一点点往下啃。
他总记得老师郭永怀常说的“没钱干出大事,才是本事”,这句话成了他的精神支柱。
1998年,70岁的俞鸿儒终于建成了国际上首座爆轰驱动激波风洞JF10,这一下就打破了国外的技术垄断。
但他还不满足,当时全世界都认为激波风洞的试验时间只有几毫秒,美国人拼尽全力也才做到30毫秒,俞鸿儒却提出要建能达到100毫秒试验时间的高超声速复现激波风洞。
这一下又引来不少反对声,说他天马行空不切实际。
好在项目组反复申辩,2008年项目终于获准恢复,经费从4000万增至4600万。
2012年,全长265米的JF12风洞建成,一亮相就震惊了世界,国际激波物理专家高山和喜特意写信称赞,说这设备是国际唯一的。
JF12试验时间能稳定在100多毫秒,能模拟5到9马赫的飞行环境,这意味着能在地面完全复现高超声速飞行条件,拿到的数据比国外精准得多。
现在JF系列风洞还在不停运转,那每秒几十公里的气流里,藏着的是中国人的智慧和骨气,也是我们从跟跑到领跑的底气。
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