[科普中國]-高超音速風洞

基本概念

高超音速風洞，是指實驗段馬赫數(shù)范圍約為5~14，氣流溫度高到能防止氣流等熵膨脹到上述馬赫數(shù)時在實驗段發(fā)生液化，而沒有高到足以產(chǎn)生真實氣體效應的風洞。

特點高超音速風洞與超音速風洞相比較，相同之處在于，高超音速風洞也有連續(xù)式和間歇式兩種形式，不同之處在于，在高超音速風洞中都安裝了空氣加熱器；高超音速風洞的壓強比顯著高于超音速風洞。高超音速風洞中氣流總溫高，會使噴管喉部過熱，須采取冷卻措施；高超音速噴管的曲壁形狀變化劇烈，喉部窄小，且高溫下易變性，故通常采用軸對稱型噴管。高超音速風洞大多是間歇式的，且以吹-吸式較為多見。加熱器如果采用電阻式加熱器，可使氣流總溫加熱到約1500K。這一溫度能使氣流在馬赫數(shù)約低于14范圍內(nèi)不致于液化，但只能模擬馬赫數(shù)為6以下的焓值，不能模擬高超音速范圍內(nèi)更高馬赫數(shù)時的焓值。1

中國成功研制國際首座高超聲速風洞據(jù)《中科院之聲》雜志5月24日報道，中國科學院力學研究所研究員姜宗林以創(chuàng)立高超聲速復現(xiàn)風洞技術(shù)，研制成功JF12復現(xiàn)風洞，榮獲2016年度美國航空航天學會地面試驗獎（AIAA Ground testing Award for 2016），成為該獎項設(shè)立四十多年來首位獲獎的亞洲學者。

風洞（wind tunnel）即風洞實驗室，是以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流，用來模擬飛行器或?qū)嶓w周圍氣體的流動情況，并可量度氣流對實體的作用效果以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實驗設(shè)備。先進風洞一直是飛行器研制的主要手段，地面風洞實驗技術(shù)代表著航空航天領(lǐng)域戰(zhàn)略發(fā)展實力，一代風洞技術(shù)決定一代飛行器的研發(fā)水平。

姜宗林和中科院院士俞鴻儒帶領(lǐng)的團隊一直潛心致力于高焓風洞實驗技術(shù)的探索研究，提出了系統(tǒng)的爆轟驅(qū)動方法與長實驗時間激波風洞理論，建立了高超聲速復現(xiàn)風洞技術(shù)體系，成為空氣動力技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的典范。

JF12被國際上稱為“高超巨龍”（Hyper Dragon），是世界最大的激波風洞，也是國際首座可復現(xiàn)飛行條件的高超聲速風洞，成就了我國獨立自主研究先進空氣動力學試驗裝備的先例。復現(xiàn)風洞理論和技術(shù)解決了困擾高超聲速地面試驗六十年的世界難題，實現(xiàn)了風洞試驗狀態(tài)從流動“模擬”到“復現(xiàn)”的跨越，引領(lǐng)了國際先進風洞實驗技術(shù)的發(fā)展。2