欢迎您光临运丰机械网,如有问题请及时联系我们。

中国的35倍音速风洞有多厉害?中国高超音速风洞研制成功

作者:运丰机械网
文章来源:本站

  

中国的35倍音速风洞有多厉害?中国高超音速风洞研制成功

  

中国的35倍音速风洞有多厉害?中国高超音速风洞研制成功

  35倍音速是什么概念,风速接近12公里/秒,14分钟的时间就可以抵达美国,也就上个厕所的工夫。现实生活中,会按等级来区分风力大小,10级大风的风速只有24~28米/秒,与35倍音速的风洞不在一个级别。

  风洞这个词,不能单从字面上来理解,属于航天高科技的东西,有点高大上的感觉,先进的35倍超音速风洞,目前没有几个国家能造出来,就连强大的老美,在这方面还是差点意思。

  从外形结构来看,风洞就是一个实验室,根据建造的规模,面积大小也不同,外面是金属材质,有出口和入口,各个位置装有控制器和阀门,用来模拟飞行器运行。

  也有闭式结构的环形风洞,属于小型风洞,类似管道的形状,常常用于企业动力实验的设备,造价成本也没那么高。

  世界上的第一个风洞,由英国人韦纳姆建造,那个时候科技并不发达,用的材料是木头,截面46公分,总长度只有3.05米,测量数据全部由人工完成。

  如今,风洞也越来越庞大,面积达到了800平方米以上,足以容纳一架大型飞机,里面的机器设备可以控制气流,监测周围的气体流动情况,得出相关的实验数据,用来研究各种新型飞机,适用于航天、军事等领域。

  中国的35倍音速风洞,启动以后风速可以达到12公里/秒,毫不夸张地说,产生的风力,能将34吨重的洲际导弹吹下来。

  有的人就要问,35倍音速风洞这么厉害,把它放在战场上,是不是可以取代卫星拦截系统,直接把导弹给吹下来,这个想法很大胆,但风洞还干不了这个事。

  需要提醒大家,前面只是说35倍音速风洞产生的风力能将导弹吹下来,这个风力只是在内部才会产生,更何况有的导弹发射以后会隐身,大部分时间都在大气层以外飞行,就连卫星和雷达拦截的几率也不高,用风洞对着导弹吹不太现实。

  实际上风洞就是检测飞行器的场所,里面的空间足够大,安装各种设备和控制器,大大小小的飞机模型可以开进去。

  风洞内的发生器产生强大的气流,经过特殊管道,增强以后的气流可以形成风,吹到模型的表面,形成不同的大气噪声环境,飞机模型就会产生变化,感应器接收到这些数据,传输到控制中心,就可以计算出强大气流对模型的影响,后续在制造飞行器时,就可以适当改进参数,增加稳定性和安全性。

  风洞产生强大的气流,受到场地和模型的影响,得出的数据也存在差异,对于一般的飞行器,普通风洞就可以达到测试要求,完全没有必要上超高音速风洞。

  这类普通风洞,对空间要求没有那么高,配备主要的大功率风扇和喷流管就可以,大多数国家的技术水平都能达到。

  1963年,我国就建造出了第一个风洞,那个时候的条件有多难,大家应该都知道,虽然起步晚了,但步子迈得并不小。

  到了1968年,以钱学森、郭永怀等科学家提议,必须加快国内的空气动力研究,并在四川建了一座实验基地,那时的规模,在亚洲范围内是最大的风洞基地。

  当时建造出来的一个风洞,总长度不足3米,麻雀虽小,但五脏俱全,具备了低速、高速、超高速的动力,可以对飞行器进行风力、噪声、结冰等实验。

  像大家熟知的歼-10“枭龙”战机、和谐号高速列车、神舟系列飞船、杭州湾跨海大桥等这些重大项目,都在这个风洞基地测试过。

  2010年5月,风洞实验基地经过多次升级,启动新的科研建设,大型飞机模型在这里展开实验,相关的数据高达上百万种,都全部进入数据库进行分类,大型客机C919研发试验,大多是在这个风洞完成。

  2022年,最大的风洞JF-12在北京诞生,风速为10马赫,相当于10倍音速,从北京飞到纽约只需要2小时,保持强劲稳定的动力,就像在龙卷风中要点燃一根火柴,需要足够的风力,又要让火柴燃烧。

  从2022年开始,我国启动35倍速的新型风洞,动力和精度方面得到很大的提升,风速成倍增长,飞行器只需14分钟就可以抵达美国西海岸,技术水平超过NASA的超音速LENS-X风洞。

  最具代表性的FL-62风洞,由8万千瓦的电机提供动力,重量达到6620吨,内部的容积有17000立方米,可以产生连续的跨式风力,对于第六代隐形战机的研发起到了很大作用。

  1、低速风洞产生的风力基本靠吹

  普通的低速风洞在学校和企业都能看到,风速一般在1.2倍音速以下,里面的构造比较简单,用一台功率大点的电风扇,产生的风力,通过Lal喷管将亚音速气流转换成超音速气流,基本就可以超过音速的标准。像这种普通低速风洞,成本只需要几百万就能搞定,并不存在风洞一响,黄金万两的说法。

  如果要建造高速风洞,风速达到十几倍音速以上,单靠风扇产生的气流有限,达不到那么高的风速。

  2、高速风洞内部装有压力罐,通过压力可以产生高速气流

  我们在吹气球时,里面的空气越多,内部的压力与外部产生压力差,当打开气球嘴时,强大的气流就会跑出来。高速风洞产生强大的气流,正是以压力差为前提,用压力罐将气体储存起来。

  这个压力罐并不普通,一边是高压气体,另一边则是真空的状态,两者之间会有强大的压力差,当打开阀门的时候,里面的高压气体瞬间会向真空端喷涌,在它的作用下,气流的速度会增加3~5倍,真正达到高音速标准。

  大型超高音速风洞,除了基本的设备以外,还要加装巨大的压力机、储气罐、加热系统,构造复杂,造价成本比低速风洞高得多。

  3、超高音速风洞,想要获得更强的风力,用上了爆炸产生的威力

  想要获得20倍以上的超高音速气流,仅仅靠真空压力罐不够,科学家们用上了爆炸产生的威力。大家都知道,爆炸,产生的威力相当于1.5万亿吨,若是把爆炸瞬间爆发的能量用在风洞上,强大的压力就可以产生超高音速气流。

  目前,20倍以上的超高音速风洞,用得最多的就是通过加热系统,将氢气和氧气密封起来,放进特制的容器罐中,通过燃烧最终发生爆炸,获取强大的气流。

  还有一种风洞,是以电弧产生冲击波为动力,安装有超大电容的设备,启动以后产生600000安培的电流,强大的电流也可以带来高速气流。

  风洞实验是建造飞行器的主要设备,一架飞机的设计、制造、测试等流程,都离不开风洞,它的重要性也愈加凸显。在科学界有这么一句话:有什么样的风洞,就有什么样的飞机、火箭,由此可见风洞技术的重要性。

  中国的35倍音速风洞,拥有先进的科学技术,已成为地面最强大的测试设施之一。

  我为生活在这个强大的祖国而感到自豪!

  ·

  我国的JF-22高超音速风洞,可以制造出35倍音速的风速,用以测试高超音速状态飞机的航空航天装备,他有多厉害?他是目前全球风速最快的风洞,超过了美国的LENS-X风洞,如果有一天我国研发出轨道轰炸机,那就肯定有JF-22高超音速风洞的功劳。

  图为正在测试隐身飞行器的风洞设施。

  风洞的概念,说简单一些,就是把飞行器的模型放在风洞的涵道内,然后制造出符合飞行器飞行速度的风速,来观察、分析和测试他的气动外形是否合理,以便于确定如何进行改进。一般而言,风洞就是一根巨大的管道,一边布置有风速发生器,中间可以放置飞行器等比例模型,并且在涵道内布置了光电、红外、电磁等探测和感应装置,以便于收集飞行器在风洞内的测试状态和气流情况。

  图为测试高超音速飞行器的风洞设施。

  风洞对于飞行器的气动外形确定有重要的实验价值,避免了使用真实飞机和飞行员测试的危险及高成本。而风洞内的风速,决定了一个国家研发的飞行器,能达到多大的飞行速度。再过去,没有风洞这样的先进设施帮助,飞机的研发人员只能制造出一架真正的测试飞机,由飞行员驾驶升空,进行飞行测试,这样有一定的危险性,毕竟飞机气动布局是否科学合理还未可知,在极限测试中,很容易发生事故。

  图为正在测试战斗机的风洞设施。

  另外,实机测试成本也很高,毕竟这是一架完全测试用的飞机,白白生产一架或者多架注定要进行改良的测试飞机,在试验完成后就弃之不用,实在是耗费财力物力。于是,科研人员想到一个办法:用空气吹飞机的模型,来取代飞机在空气中飞行,这样得到的测试效果是差不多的,而且避免了危险和成本问题。甚至,由于风洞内可以安装的观测设备很多,因此能获取比实机飞行测试更多的试验数据,有利于进行气动布局的反复精确调整。

  风洞并非每个国家都能研发出来,目前世界上拥有风洞的国家就不多,仅限于中美俄英法五大常任理事国,连日本、印度这样的国家都没有真正能测试军用飞机的风洞。能研发出高超音速风洞的国家,更是只有中美俄三大国。也正是因为有高超音速风洞的帮助,才让我国在高超音速飞行器研发上,走在世界前列。

  目前的高超音速导弹,大气层内最大飞行速度已经超过了15马赫,在可以预见的将来,飞行速度超过20马赫是可以预期到的。因此,有必要建造更加先进的高超音速风洞来应对技术进步的需求。举个简单的例子,军迷们总是心心念念空间轰炸机、轨道轰炸机,毕竟这种临近空间飞行器的飞行高度很大,一般的防空导弹射高根本就够不着,而弹道导弹拦截弹的飞行高度则超过了大气层,因此轨道轰炸机处于两类型拦截导弹的拦截间隙中。

  另外,轨道轰炸机的飞行速度极快,起飞后可以在10分钟内实现洲际轰炸,在1小时内可攻击全球任何角落,一般的国家根本来不及进行防御和反应,因此轨道轰炸机将会是未来军事发展的必然产物。要研发这种降维打击的先进武器,高超音速风洞是一个关键。我国在第14届珠海航展上展出的“腾云”组合飞行器,就是一种临近空间高度飞行的高超音速飞行器,对其进行气动布局设计,就必须使用这种高超音速的风洞。

  “腾云”飞行器可以在3万米高空进入高超音速飞行阶段,速度为7马赫,并且可以在临近空间高度实现超过15马赫的飞行速度。对他进行测试需要用到最少20倍音速的风洞,而这还只是临近空间飞行器发展的开端而已,突破35倍音速的飞行器很快就会出现,如果不事先进行风洞建设,那是跟不上技术发展潮流的。同样的,也正是因为我国在高超音速风洞的发展上走在全球领先,也就意味着我国在未来临近空间飞行器、甚至是轨道轰炸机的发展上,也将会走在全球前列。怎么样,你期待吗?

  ·

  美国、俄罗斯等猜测,我国建这个风洞是为了“试验新型武器”、高超音速武器,应用于军事方面,就很关注。因而这个信息也主要是被外媒披露。

  而我国媒体主要是转载外媒报道。

  当然了,这类项目带有一定的机密性,不可能随便公开。何况它不是建造普通建筑物那样简单。

  风洞(wind tunnel)即风洞实验室,是空气动力研究和试验中最常用、最有效的工具之一。

  它是以人工方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,通过测控仪器和设备取得实验数据。

  现代飞行器的设计,对风洞的依赖性很大。

  例如美国莱特兄弟在进行世界上第一次动力飞行时,于1900年建造了风洞,为他们的飞机进行实验测试。

  美国在上世纪50年代研制 B-52型轰炸机、80年代研制第一架航天飞机时,都进行了大量的风洞实验。

  风洞实验技术,决定着飞行器的研发水平,代表着一个国家航空航天领域战略发展实力。

  随着工业空气动力学的发展,风洞实验在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。例如汽车研发时往往也会进行风洞试验。

  风洞中的气流速度,一般用实验气流的马赫数(M)来衡量。

  按实验段气流速度大小,风洞大致可分为低速、高速、高超声速风洞等多种类型。

  风洞大量出现是在20世纪中期。目前全世界的风洞总数已有将近两千座。

  在风洞实验技术方面,老牌大国美国和俄罗斯处于世界领先水平。

  尤其高速风洞,是研制高水准飞行器不可或缺的战略资源,美国和俄罗斯均有高超音速风洞。

  而我国,已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞,综合试验能力跻身世界先进行列。

  这些风洞,为我国国防军事装备发展和国民经济建设作出了重大贡献。“歼-10”、“枭龙”战机和“神舟”系列飞船,磁悬浮、“和谐号”高速列车,以及东方明珠塔、杭州湾跨海大桥等,都进行过风洞试验。

  其中,位于川西山区的中国空气动力发展与研究中心,是我国规模最大、综合实力最强的国家级空气动力试验、研究和开发中心。

  这里装备有亚洲最大风洞群,先后建成以低速风洞和亚、跨、超和高超声速风洞五十多座,拥有多座世界级风洞设备。建成峰值运算速度达每秒10万亿次的计算机系统,风洞试验、数值计算和模型飞行试验三大手段齐备,覆盖气动力、气动热、气动物理、气动光学等领域的空气动力试验。

  报道称,我国目前最强大的风洞,是位于北京郊区的JF-12风洞,风速可达10马赫。它是世界最大的激波风洞,也是国际首座可复现飞行条件的高超音速风洞。

  美国航空航天学会称,这座风洞可复现25公里-40公里高空、5-9马赫的飞行条件。

  按外媒的说法,我国正在进行新突破,新建一座风洞,模拟风速超过12公里/秒,达到35马赫。

  显然,这座风洞的风速,是北京JF-12风洞的三倍多。

  目前世界上最强大的风洞,是位于美国加利福尼亚的超音速风洞LENS-X,风速达到30马赫。

  我国新建的这座风洞则超过了它。

  而且,12公里/秒的高超音速飞行条件,在全球也是史无前例。

  按国际业界人士的说法,“以这个速度,一台高超音速飞行器可以在14分钟内从中国飞到美国西海岸。”并称它是“全世界最强大和最先进的高超音速飞行器地面测试设施之一”。

  由此,美国媒体猜测,中国建这座风洞的目的就是为了满足高超音速武器研发项目的急迫需求。

  对于这个猜测,我国有关专家做了表态和解释。

  专家说,35倍音速超过了第二宇宙速度。如果飞行器以这个速度在大气层中飞行,必须克服巨大的阻力和气动加热,而且在打击效果上没有明显优势,在经济上更划不来。没有高超音速武器需要加速到这个速度。

  专家还表态,即便我国建设35倍音速的风洞,唯一不可能的用途就是制造35倍音速的高超音速武器。

  综合上述,外媒尤其是美国的猜测,是“”的又一个体现。

  脑袋和嘴巴长在别人身上,我们控制不了。

  至于外媒报道的这个消息的真实性有多大,我国专家的表态能否打消这方面的疑虑,天知地知,我们也拭目以待吧。

  但是我觉得,无论怎样,这至少反映了我国日新月异的科技发展水平,以及蒸蒸日上的综合国力。

  35倍音速风洞能把34顿重的巡航导弹吹落到地面上。

  中国的35倍音速风洞厉害吗?答案是厉害,非常厉害,风洞是测试导弹,飞机,火箭研发生产前,确保安全的绿色通道,目前没有别的通道,据国家官方数据报到,十级台风一秒中的飞行是24米至28米。35倍音速的风洞是12公里每秒,也就是说,14分钟就能到达美国的西海岸,所以,中国的风洞技术在世界上是遥遥领先,为中国骄傲,做为中国人我感到自豪。

来源:文章来源于网络,如有侵权请联系我们删除。本文由运丰机械网编辑,欢迎分享本文,转载请保留出处和链接!