陆30马赫风洞飙车 高超音速竞赛领先西方数十年

JF-22高超速风洞仪器安装接受现场审查画面。(中国科学院力学研究所)

中方物理学家说,「不久」将亮相北京新风洞会使中国在高超音速技术领先全球数十年。

据《南华早报》(South China Morning Post)5 月 31 日报导,中国科学院力学研究所副研究员韩桂来上星期在线上演讲中说,北京市怀柔区的JF-22风洞能在音速30倍下,模拟达10公里的秒速飞行。

而结合在北京的现有设备,将使中国领先西方约 20—30 年。韩桂来说,飞机在这种速度下飞行,表面温度可能摄氏10,000 度,热得足以把空气分子分解成原子,甚至为其中部分原子充电。

「随着飞行器速度提高,温度会在短时间内迅速提升。温度达到2000摄氏度以后,氧分子就会变成氧原子,甚至变成离子,氮分子会变成氮原子,出现一些很复杂的情况,」他说,「这时候空气不再是我们呼吸的空气了。」

韩桂来说,JF-22复现风洞用的是正向爆轰驱动,驱动功率大概是15000兆瓦。而三峡大坝的装机容量是22000兆瓦,所以在JF-22工作的那一瞬间,总功率是可跟三峡相比的。

而中国和其他大国都砸下重金致力研发高超音速飞行技术,以使人类能在1—2小时内就到世上任何地方。此外,这也能使太空发射的成本降低90%以上,甚至可能使太空旅行普及化。随着中美竞相抢占全球科技领导地位,也使高超音速飞行融入生活的竞赛变得更激烈。

近年来中方已部署了多款高超音速武器,而他们1年试飞的次数,相当于美国10年的次数。另一方面,根据纪录,中国高超音速试飞成功率出奇高,从未传出坠毁的消息。2019年时,中国航天当局进行了一项秘密实验,而一般认为,他们是在测试能在普通机场起降的原型太空飞机。

此外,中方研究人员在科学期刊内详述,他们设计了世上其他任何地方都不曾见过的高超音速发动机。而中国在高超音速研发上的成功,部分要归功于在风洞内运用的独特技术。JF-22和其他国家的设施不同,不是用机械压缩机,而是靠化学爆炸,以产生高速气流

当风洞启用时,燃烧的速度比瓦斯炉快1亿倍,可制造出类似飞机在高空超高速飞行时遇到的激波。据韩桂来说,每架飞机或武器模型在生产前,都必须在风洞接受约1万次测试。他强调,相关实验的时间一定要够长。而在中方的风洞出现之前,国际上非常先进的激波风洞有两个,一个是美国的LENSⅡ,它的模拟飞行速度可达 7 马赫持续时间为30毫秒。另一个则是日本的HIEST,而它的实验时间只有2毫秒。

至于中方的实验时间则可长达100毫秒,而正常工作时间约为130毫秒。「我们在实验时间上比它们长很多,因此飞行器模型就可以做得比它们大,做的实验就可以比它们先进,」韩桂来说,「这决定了我们在国际上的领先地位。」

一名因相关专案敏感,而要求匿名的上海高超音速物理学家证实了韩桂来的说法。据这位研究人员说,JF-22的推出日期仍是机密,但它能与较旧的JF-12风洞搭配,模拟高低飞行状况