攻克世界难题,中国超级风洞的来龙去脉


攻克世界难题,中国超级风洞的来龙去脉



出品:科普中国
制作:姜宗林 韩桂来 (中国科学院力学研究所)
监制:中国科学院计算机网络信息中心
21世纪将是高超声速空天飞行的世纪 , 先进的空天飞行器速度超过5000公里/小时甚至达到10000公里/小时 , 能够不断提高人类“进入空间”、“探索空间”和“利用空间”的能力 , 成为各国之间科技竞争的热点和国家实力的象征 。
正所谓“一代风洞、一代飞行器” , 风洞是空天飞行器研究的最可靠的实验手段 , 因此这场角逐的基础就是拥有先进的地面实验风洞 。 面对这场角逐 , 中国是绝对不能缺席、不能落后的 。
目前中国拥有两座世界领先的超级风洞 , 而在它们的背后 , 凝结了中科院力学所几代人的心血 。
中国的两座超级风洞
2008年 , “国家重大科研装备研制”项目支持了 “复现高超声速飞行条件激波风洞(JF12复现风洞)”的研制 , 旨在建立飞行高度25-50公里、飞行速度1.5-3公里/秒、气流总温1500-3500度、喷管出口直径2.5米的复现高超声速飞行条件实验能力 。 著名空气动力学家张涵信院士曾评价为“创新理论、成功实践、中国制造、国际领先” 。 2016年 , JF12复现风洞项目负责人姜宗林获得美国航空航天学会“地面试验奖” , 标志着该风洞达到世界领先水平 , 并得到国际同行广泛认可 。
2018年 , 国家自然科学基金委员会“国家重大科研仪器研制”项目立项支持“爆轰驱动超高速高焓激波风洞(JF22超高速风洞)”研制 , 旨在建立飞行高度40-80公里、飞行速度3-10公里/秒、气流总温3000-10000度、喷管出口直径2.5米的超高速高焓流动试验研究能力 。
这两座超级风洞的建设 , 将为共同国家构建全面覆盖高超声速飞行走廊的“地面飞行”气动实验平台 , 推动高超声速与高温气体动力学学科发展 , 大幅提升我国先进高超声速空天飞行器的研发实力 。
上世纪50年代:我国开始高超声速研究
1946年 , 钱学森先生定义了高超声速飞行(一般指马赫数大于5) 。 1950年 , 钱学森在美国受到不公正待遇 , 并被阻止回国;直到1955年 , 通过国家的大力营救 , 钱学森才平安回到祖国 , 筹建中国科学院力学研究所 。 1956年1月 , 陈毅副总理批复力学研究所成立 , 任命钱学森担任所长;同年 , 在钱学森的影响下 , 郭永怀先生回到力学所工作 , 长期担任力学所的常务副所长 。
左:钱学森(1911-2009) , 中科院力学所创始人、首任所长 , 两弹一星功勋科学家 , 提出卡门—钱公式、高超声速概念等 。
右:郭永怀(1909-1968) , 中科院力学所常务副所长 , 两弹一星功勋科学家 , 提出上临界马赫数、PLK方法等 。
钱学森和郭永怀先生高瞻远瞩 , 战略性地部署了我们国家的高超声速飞行相关研究 。 郭永怀先生预见到脉冲型风洞设备的重要性 , 便支持他的学生俞鸿儒(后来成为中科院院士)开展研究 。 自此 , 中科院力学所推动着我国激波管、激波风洞技术的发展 , 并拉开了应用于航天器研制中的序幕 , 同时逐渐形成一支高温气体动力学基础研究团队 。
【攻克世界难题,中国超级风洞的来龙去脉】这支队伍面向国家重大需求、面向国际学术前沿 , 致力于高超声速、高温气体动力学方面研究 。 他们淡泊名利 , 心系国家需求 , 集智攻关 , 潜心探索研究世界难题;他们胸怀激情 , 背负责任 , 义无反顾地踏上了这充满未知的征程 。
从0到1的突破

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