这真是“吹”出来的高科技,中国为何能领先世界?

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Toutiao
最新回复:2023年6月26日 14点29分 PT
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正解局

中国拥有三大世界级风洞群,构成了全球唯一覆盖临近空间飞行器全部飞行走廊的地面实验平台。

前段时间,央视报道,我国最新一代超高速风洞JF-22历时五年研发,通过验收,即将正式投入运营使用。

这标志着我国的风洞技术再一次走在了世界前列。

这“吹”出来的高科技,有多厉害?

风洞实验室,简称风洞,是一种可以模拟风力环境的管道状实验室。

在风洞内部以人工方式控制风速、风向、温度、湿度等环境参数,模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,能起到测试和优化各种设备和工具在真实风力环境中表现的作用。

风洞原理图

不同风洞采取的产生气流的方式不同,简单的就是装个功率高转速快的风扇,复杂的则用到激波管等电子元件。

说得简单点,就是把待测物体放进风洞里,然后使劲地“吹”。

特别是在飞行器的研制中,风洞实验是不可缺少的环节。

一架飞行器在理论设计中即使再完美,在实际飞行时都极有可能是不完美的。

如果让样机直接飞上天,就等于在拿样机和试飞员的生命赌博,危险性很大,成本也很高。

在样机起飞前,通过风洞模拟真实环境中待测物体周围的空气流动情况,危险性和成本就可控了。

风洞还能针对某一特定环境进行反复测试,得出测试物体的性能表现,改进飞行器。

此外,风洞测试中还能只对飞行器中的某些部件进行单独测试。

没有风洞,这一测试是无法实现的。

世界上公认的第一个风洞是一个两端开口的木箱,由英国人韦纳姆于1869-1871年建成,用于测量物体与空气相对运动时受到的阻力。

虽然简陋,却也开创了风洞实验的先河。

后来,莱特兄弟为了改进自己的飞机,需要收集风阻等实验数据,先后建造了两个风洞。

这为他们的成功飞行打下坚实基础。

莱特兄弟1901年制造的风洞

风洞的大量出现是在20世纪中叶,时至今日,全世界的风洞总数已达千余座。

可以说,没有风洞试验,就没有飞机的发展;没有风洞试验,也没有空气动力学的快速发展,就更谈不上制造现代战斗机和高超音速导弹了。

除了在军事航天领域大展拳脚,风洞在民用领域也不可或缺。

早在1954年,意大利摩托车品牌Moto Guzzi的风洞实验室就已经投入使用,并以此对摩托车进行高速性能优化。

1955年,Moto Guzzi在风洞中测试摩托车性能

MotoGuzzi的V8发动机摩托也因在赛场上跑出了280km/h的极速,被Discovery探索频道列为世界上最伟大的十台摩托车之一。

而同样作为交通工具,一辆汽车从开始设计,到制造完成,再到交付给消费者,也需要经历无数次的实验和测试。

其中,最烧钱的就是风洞测试。

尽管投入不菲,但车企却不得不做风洞测试。

因为当汽车时速超过80公里时,70%的油耗都用来克服风阻。

在节能减排的压力下,油耗降不下来,消费者绝不会买单。

正在进行风洞测试的赛车模型

像F1赛车这种竞速类的汽车,更是离不开风洞测试。

由此可见,无论是军事还是民用,都离不开风洞测试。

我国的风洞研究虽然起步晚,可步子却迈得一点也不小。

1958年8月,中国工程院院士俞鸿儒团队研发成功我国第一代激波管。

这是激波风洞的核心部件,让中国的风洞研究实现了从0到1的突破。

1969年,俞鸿儒院士带领团队自主建成了我国第一座大型高超声速风洞JF-8激波风洞。

俞鸿儒院士

由于当时我国的经济基础薄弱,电力极为短缺,风洞的研发难度很大。

正是因为条件所限,才让俞鸿儒院士创造性地选择了成本更低的氢氧燃烧驱动方式,这也让我国的风洞走出了和国外不同的发展路线。

虽然省钱,但俞鸿儒院士的方式极易产生爆炸,危险程度高。

毫不夸张地说,JF-8激波风洞是被反复“炸”出来的。

因为技术上的进步,这座性能堪比国际大型激波风洞的JF-8,造价极其低廉,仅花费8万元加工费。

1998年,我国建成了国际上第一座爆轰驱动高焓激波风洞JF-10,实验风速7马赫(1马赫是指每秒340.3米的音速)。

2007年的中国力学大会上,JF-10被评为中国力学近十年五大进展之一。

从此,中国风洞技术走向世界最前列。

2012年,我国建成了世界上首座复现高超声速飞行条件的超大型激波风洞JF-12。

这标志着我国在该领域已经将美国、俄罗斯等国抛在身后。

JF-12风洞是当时世界上最先进的风洞。

实验风速9马赫,温度可达3000摄氏度左右,明显优于当时国外同类风洞。

此外,JF-12体积更大,能够荷载的实验时间也更长,能得到更接近现实的数据。

正在进行实验的JF-12风洞

正是因为有了JF-12高超音速风洞,我国才研制出东风17、鹰击21和东风27等三款高超音速导弹。

而中国最新的JF-22风洞,可以用恐怖来形容。

作为可重复使用的天地往返运输系统的地面试验平台,JF-22超高速风洞的洞内气流速度已经达到令人感觉恐怖的30马赫,是目前世界最快的风洞,实验能力远超高超武器研发的需求。

外媒报道

30马赫为啥这么恐怖?

因为换算过来是每秒10209米的风速,要知道17级台风中心风力也只有每秒60米左右,而这么大的风,吹飞建筑物已经很轻松了。

因为能吹这么强的风,JF-22就可以揭示由分子解离主导的复杂介质的超高速流动规律,这对于研究天地往返运输系统和超高速飞行器来说,是最有力的支撑。

与之相比,国际上同类型的是美国LENS风洞和德国HEG风洞。前者的最高只能模拟15马赫的启动环境,而后者才只摸到了10马赫的门槛。

现在,中国已经拥有三大世界级风洞群,其中JF系列是世界上最强的高超声速研究设施。

JF-22与JF-12的风速组合,构成了全球唯一覆盖临近空间飞行器全部飞行走廊的地面实验平台。

中国的风洞技术,通过自主研发和不断创新,不但变革了国际上主流的机械压缩模式,采用反向爆轰技术产生超高速气流,更是将有效驱动功率达到惊人的3000兆瓦,使得中国的风洞技术跨越西方。

到现在二十多年,这波硬实力“吹”出来的高科技,为中国空天事业的未来留下来更大的想象空间。

近些年,中国飞机、导弹、高超音速飞行器能发展那么快,有一个重要原因就是得益于中国风洞在全球领先。

反观美国,军方计划在2028年前,完成高超音速导弹研制,但进展缓慢。

影响美国研制进度的主要障碍,就是国内缺少能够满足高超音速武器测试的风洞。

风洞虽好,也不是谁都能造。

没有风洞技术,很多高端产业就搞不上去。

比如说,我们的邻国日本,就因此造不出大飞机。

日本政府对大飞机的制造,真的是痴心不改数十年。

在大飞机产业链,日本从制造技术到新材料开发,都在国际上都占尽风头。

波音787的供应链中有35%的份额,是被日本厂家独占的。

然而,日本几乎没有高水平的风洞群。

这造成日本在气动设计领域极为薄弱。

想造出大飞机来,自然是不可能的。

相比于日本,我国的国产大型客机C919能顺利完成商业首航。

其实就是依托于我国独立自主设计制造的世界级风洞群。

现在,中国的风洞应用早已经下沉到了民用市场。

中国自主品牌的汽车,在外形设计上越来越美观,性能上越来越节能,其实也离不开汽车风洞技术的强力支持。

其他的高速交通工具,比如高铁,在设计中也都要进行风洞测试。

令很多人意想不到的是,风洞还能用来提升运动员体育竞技的成绩。

2022北京冬奥会,中国代表队取得了9金4银2铜的历史最佳成绩。

这其中就有风洞的功劳。

在冰雪项目的竞速比赛中,运动员主要面对的是空气阻力,而且速度越快,空气阻力越大。

北京交通大学的团队研发了我国第一套冰雪项目风洞辅助训练系统。

在备战阶段,教练员便利用风洞实验室建立模拟,对运动员、装备和环境三个方面进行测试,并结合气象数据和赛道区域风速风向进行数据采集,给运动员们科学的指导,协助他们拿出更好的成绩。

冰雪项目风洞辅助训练系统

面对不能移动的建筑物,风洞也能起到重要作用。

2019年5月,广东建工集团CGB-2风洞正式投入使用,这是我国最大的民用建筑风洞,最高风速可达每秒40米,大约相当于13级台风的中心风速。

风洞实验室通过先进的压力、风速、加速度、位移等测试设备及仪器,可对各类建筑物、桥梁、工业建筑、工业设备、汽车等进行测试,满足建筑与建设领域的风荷载、风灾、风环境等多个项目的测试。

全国最大的民用建筑风洞正式投入使用

建筑风洞帮助建筑师和工程师评估建筑物的风险和安全性,能在设计建筑物时,提前考虑到各种风害因素,调整建筑物的高度、形状、材料等,提高稳定性和安全性。

风洞,为建筑安全,为人民安居,又加了一层保险。

中国风洞技术领先世界,吹出了高科技的中国风。

让这风,吹得更猛烈些吧!

d
dingding6
1 楼
这些领先世界的高科技产品,要注意做好保密工作,千万不能让反华势力偷窃,尤其是被外国间谍收买的汗奸,危害性极大。
大师画拾苟奴
2 楼
据说美帝希望研发六代机的风洞实验在中国做。美国政府已经为此事与中国进行商榷。作为回报,美帝会把其豢养的狗粮三姓家奴当做礼品捆绑了献给中国。至于三姓家奴们以后是被发配到玉林狗肉馆还是大西北的戈壁滩上去种树,都任由中国处置而不计入人权范畴。但中国表示对此礼物丝毫没有兴趣,不如美帝自己将其宰了喂狗。世界动物保护组织表示丧家犬的野狗不属于纯自然界动物 不在其保护之列。
a
abe868
3 楼
噗,我咋觉得这些风洞比不上黄皮犬粮的口炮厉害 🤣
v
vesucks
4 楼
要不要给你吹吹去偷风洞的事?挺好玩的。声明,不是我偷的。
按律当斩
5 楼
现在,中国的风洞应用早已经下沉到了民用市场。
不插不舒服司基
6 楼
假的,都是纸糊的,北京裱糊匠做的。 狗粮赶紧去报告主子,反华成功。
c
ccdb99
7 楼
中国领先了世界几千年,再次领先世界有什么好奇怪的?
徐州锁链女
8 楼
一掐脖子就翻白眼,一松手就吹牛逼
c
ccdb99
9 楼
中国领先了世界几千年,再次领先世界有什么好奇怪的?
l
lllllllllllllIlIII
10 楼
不是看到别人有风洞,螂五国螂五那种被主子阉割了脑子劣等物种,能想出风洞?忙着用猪肠子做避孕套,还差不多,哈哈哈哈哈哈哈哈哈
a
anywho
11 楼
中國什麼都是吹的、 🧎‍♀️狗糧的狗主怕什麼? 詐騙𡷊的偷蛋礦用彈弓射無人機最棒棒
郑长仁
12 楼
美帝们不高兴了!
媚眼瞟瞟
13 楼
有个屁用。 C919还是波音空客的形状。 无人机也是美国全球鹰形状。 歼35还是像F35. 子弹导弹还是尖的, 手榴弹地雷还是圆的。 原来怎样就是怎样。
X
XXyourOO
14 楼
好想把恶心人的低智护主五毛们,都送进风洞吹吹毛!吹一下午!
只爱大屁股小妹
15 楼
赢麻了