作者:帅俊全 褚尔嘉 王帅 来源:央视新闻客户端 发布时间:2023/7/15 21:45:36
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“飞行器的摇篮”JF-22超高速风洞究竟是什么?长啥样?

 

各类飞行器在研发过程中,需要进行大量模拟飞行实验,但又不可能真的让飞行器频繁上天试飞,于是风洞便应运而生,它相当于在地面人为建造一个“飞行天空”,是研制飞行器必不可少的大型气动实验装置。近日,在位于北京的怀柔科学城,国之重器——JF-22超高速风洞刚刚通过验收。

长167米 JF-22可复现约30倍声速飞行条件

总台央视记者 帅俊全:这里是空天飞行高温气动全国重点实验室,在我身旁就是刚刚通过验收的JF-22超高速激波风洞,它的全长达到了167米,其各项性能指标可以说是国际领先,也为我们国家的空天往返系统以及超高声速飞行器研制提供了有力支撑。

作为研制新一代飞行器的摇篮,JF-22超高速风洞可以复现40至90公里高空、速度最高达每秒10公里、相当于约30倍声速的飞行条件。

中国科学院力学研究所研究员、怀柔激波风洞项目负责人 姜宗林:第一个尺度大。我们这个风洞吹出来这个流场有2.5米的直径,一般国外最大直径的话1.5米,这样的话你可以放更大的飞行器。第二个时间长。在马赫10的时候我们达到40个毫秒,比国内国际的同类先进水平大概要有几倍、成倍提高,实验的结果的精度也高了。第三个总温高,总压高,性能高。现在可以做到2500摄氏度到18000摄氏度,而总压的话,我们可以做到100个大气压一直到10000个大气压。所以这个性能的话在世界上没有其它风洞可以比的。

总台记者探访JF-22超高速风洞内部

JF-22超高速风洞的研发目标主要是为解决超高速飞行技术的试验研究问题,在项目验收后,科研团队首先展开的就是天地往返飞行技术的研究。JF-22超高速风洞内部长啥样?如何在里面开展试验工作呢?

 

总台央视记者 帅俊全:利用实验的间隙阶段,现在我们要进入到JF-22超高速风洞的内部去看一看,这就是它的实验舱,这里面还是比较宽敞,它的直径达到了4米,可以进行实验的实验模型的最大尺寸能够达到长度8米,而气流的最大速度能达到每秒3至10公里,从而可以进行一系列的空气动力学的超高速实验。

 

中国科学院力学研究所研究员、怀柔激波风洞现场负责人 韩桂来:我们最近正要研究两级或者多级入轨的这样一个飞行器,火箭是垂直起降,将来我们要通过飞行器水平起降,然后飞到比方说30公里到40公里高度,再把第二级释放出来,接着往上飞,形成这样一个接力的模式,叫两级或者多级入轨,所以最近我们也正在准备这样一个相应的分离方案的实验,主要就是来探索下面级跟上面级它产生一个分离的过程。

 

姜宗林:风洞研究的话,我们已经把高超声波分离的概念解决了,从实验的角度,我们非常成功、非常安全解决这个问题了。另外我们还要做不同飞行速度下面那样一个分离,是我们在任意情况下都可以分离,这些情况做完之后,拿到这些数据的话,飞行器设计、飞行实验就非常容易了。

风洞是如何工作的?激波风洞有何特点?

JF-22超高速风洞,也叫爆轰驱动超高速高焓激波风洞。名字听上去就特别的高大上,作为飞行器的摇篮,风洞究竟是如何工作的?激波风洞又有何特点?来听听专家的解读。

JF-12和JF-22覆盖全部“飞行走廊”实验能力

2012年研制成功的JF-12复现风洞,总长265米,成为当时国际最大、整体性能最先进的激波风洞。近日完成验收开始正式运行的JF-22超高速风洞。JF-12复现风洞和JF-22超高速风洞分别是对应领域规模最大、性能最先进的激波风洞,使我国成为高超声速领域唯一具备覆盖全部“飞行走廊”实验能力的国家。未来,这一重要平台将展开哪些重大研发项目?

JF-12复现风洞和JF-22超高速风洞可分别实现每秒1.5-3km和每秒3-10km的实验条件,共同构成覆盖马赫数5-25、飞行高度25-90km的气动实验平台。

 

姜宗林:利用马赫数10比如说100多个大气压,40个毫秒的实验时间,我们可以做高超声速发动机试验。我们实验室提出一种新型的发动机,叫做驻定斜爆轰发动机。现在我们用JF-12已经做到马赫数7到马赫数9,现在看来的话,我们新型的发动机比传统的发动机热效率高,要高50%,燃烧稳定。JF-22准备从马赫数9一直做到马赫数16,如果有这样一个发动机做完之后,我觉得对我们国家下一步的航空航天技术是一个非常大的推动。

此外,科研团队还将利用这一激波风洞实验平台,展开滑翔式飞行器、天地往返飞行器、多级入轨飞行器等研究,支撑和服务国家高超声速科技领域重大需求和关键技术攻关。

姜宗林:到马赫数20这个层次,我们可以做高空滑翔飞行器,可以说是一个小时全球到达。如果我们做到马赫数30,实际上我们是航空器大气再入,比如说探火星、轨道飞行器回来之后再入大气层回来的时候用到这样一个马赫数。所以这个风洞覆盖了从航天到航空一直到探测器的整个范畴,所以具有很大的应用领域。

(总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉 王帅)

(原标题:“飞行器的摇篮”JF-22超高速风洞究竟是什么?长啥样?一文了解)

 
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