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中國(guó)正在修建世界上最高速的風(fēng)洞，以模擬秒速達(dá)12公里的高超音速飛行條件。以這個(gè)速度，一臺(tái)高超音速飛行器可以在14分鐘內(nèi)從中國(guó)飛到美國(guó)西海岸。
從事這一項(xiàng)目的科學(xué)家趙偉說(shuō)，研究人員的目標(biāo)是在2020年建成并運(yùn)行這一設(shè)備，從而滿(mǎn)足中國(guó)高超音速武器研發(fā)項(xiàng)目的急迫需求。他表示，這種風(fēng)洞能夠推動(dòng)高超音速技術(shù)的工程應(yīng)用，通過(guò)復(fù)現(xiàn)高超音速飛行的環(huán)境，從而在地面上就能發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。地面測(cè)試會(huì)顯著減少高超音速飛行器試飛失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
高超音速飛行器指飛行速度達(dá)5倍音速或以上速度的飛行器。目前世界上最先進(jìn)的高超音速風(fēng)洞是美國(guó)的LENS-X設(shè)備，其速度達(dá)到每秒10公里，是音速的30倍。美國(guó)軍方2011年測(cè)試了一架名為HTV-2的無(wú)人飛行器，它的速度可達(dá)20馬赫。但是它的高超音速飛行只持續(xù)了幾分鐘，而后墜入太平洋。
今年3月，中國(guó)成功進(jìn)行了高超音速滑翔飛行器WU-14(也被稱(chēng)為DF-ZF)的第7次測(cè)試，其飛行速度在5馬赫到10馬赫之間。俄羅斯、印度和澳大利亞等其他國(guó)家也測(cè)試了自己的高超音速飛行器樣機(jī)。這種飛行器可被用于發(fā)射導(dǎo)彈，并可攜帶核武器。
北京航空航天大學(xué)教授吳大方說(shuō)：“中國(guó)和美國(guó)開(kāi)始了高超音速競(jìng)賽。”吳大方2013年因發(fā)明用于高超音速飛行器的隔熱材料而獲得了國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。吳大方曾參與研發(fā)高超音速巡航導(dǎo)彈、近空飛行器、高速無(wú)人機(jī)和其他可用于人民解放軍的武器。他說(shuō)，中國(guó)有多個(gè)高超音速風(fēng)洞，有助于確保高超音速武器測(cè)試的高成功率。吳大方說(shuō)，這一新風(fēng)洞將成為“全世界最強(qiáng)大和先進(jìn)的高超音速飛行器地面測(cè)試設(shè)施之一”。
這個(gè)新風(fēng)洞將有一個(gè)測(cè)試艙，可容納翼展達(dá)3米的較大飛行器測(cè)試模型。趙偉說(shuō)，要生成極其高速的氣流，研究人員要引爆多個(gè)含有混合氧氣、氫氣和氮?dú)獾墓艿溃l(fā)生爆炸，在不到一秒鐘內(nèi)爆發(fā)一千兆瓦的能量，這超過(guò)了廣東省大亞灣核電站一半的裝機(jī)容量。
沖擊波通過(guò)一個(gè)金屬隧道進(jìn)入到測(cè)試艙，氣流將包裹飛行器模型，并將溫度升至7727攝氏度，這幾乎比太陽(yáng)表面溫度高50%。因此，高超音速飛行器必須覆蓋有散熱效果極佳的特殊材料，否則它在長(zhǎng)距離飛行中很容易偏離軌道或者解體。
這一新風(fēng)洞也將用于測(cè)試超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，這是一種專(zhuān)門(mén)為高超音速飛行而設(shè)計(jì)的引擎，傳統(tǒng)的飛機(jī)引擎無(wú)法適應(yīng)如此高速的氣流。趙偉表示，新風(fēng)洞的建設(shè)由建造JF12的同一支團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)。位于北京的JF12激波風(fēng)洞可復(fù)現(xiàn)25—40公里高空、馬赫數(shù)5—9的飛行條件。
JF12的領(lǐng)銜研發(fā)者姜宗林去年因推動(dòng)“一流大型高超音速試驗(yàn)設(shè)備”研發(fā)而獲得了美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)的地面試驗(yàn)獎(jiǎng)。美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)稱(chēng)，姜宗林的JF12設(shè)計(jì)“沒(méi)有使用移動(dòng)零件，而制造了一個(gè)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的風(fēng)洞測(cè)試持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、能量流動(dòng)更大”的風(fēng)洞。
隨著近年來(lái)高超音速武器研發(fā)取得顯著進(jìn)步，自2012年建成以來(lái)，JF12風(fēng)洞就進(jìn)入全速運(yùn)行，每?jī)商炀瓦M(jìn)行一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)。
