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比音速快30倍,领先西方20年:我国将运行JF-22高
比音速快30倍,领先西方20年:我国将运行JF-22高超音速风洞

 

在新一轮的空中较量中,中国、美国和俄罗斯不约而同将高超音速武器作为研究方向,然而高超武器的研究离不开高超音速风洞。最近有消息称,我国将开始运行新的超高音速风洞JF-22,它能模拟每秒10公里或30倍音速的飞行环境,瞬时功率更是可以达到三峡大坝发电量的70%!

新的JF-22将使我国的风洞设备领先竞争对手大约20~30年。而我军方已经部署了几种高超音速武器,包括DF-17和DF-21弹道导弹。随着JF-22风洞的投入使用,我国的高超音速武器研发也将进入快车道。

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中国科学院力学研究所副研究员韩桂来在央视的采访中表示,JF-22风洞能在30倍音速条件,模拟10公里/秒的速度飞行。飞机在这种速度下飞行,其表面温度能飙升至1万摄氏度,这足以将空气分子分解为原子,甚至能给其中部分原子充电。

JF-22风洞采用正向爆破驱动,其功率高达15000兆瓦,而三峡大坝的装机容量是22000兆瓦,当JF-22工作的瞬间,其总功率能达到三峡大坝的70%。

现在高超音速飞行器已经成为各大国新的竞争赛道,极速的飞行器能让人类在1~2小时内抵达世界上任何一个地方。而且它还能使太空发射成本减少90%,甚至能让太空旅行大众化。我国最近也在密集试飞多款超高音速武器,1年的试飞次数甚至是美国的10倍。

毫无疑问,高超音速武器的研制离不开高超音速风洞。JF-22和其他风洞不同的地方在于,它不是使用机械压缩机,而是靠化学爆炸,并产生高速气流。当风洞启动的时候,其燃烧的速度比家用燃气灶快1亿倍,能制造出飞行器在高空以超音速飞行时遇到的激波。

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而每架飞行器或武器在生产前,都必须在风洞中接受超过1万次测试。试验的长度和飞行器的可靠性息息相关。国际上还有两种先进的激波风洞,一种是美国的LENSII,它的模拟飞行速度能达到7马赫,持续时间为30毫秒。而日本的HIEST,然而它的持续时间只有2毫秒。

有外媒猜测,JF-22风洞的测试时间能持续长达100毫秒。时间持续长,意味着飞机模型能做得更大。

Aerion是一家总部位于内华达州的高超音速飞行器的公司,有财务和技术难题而在今年上半年关门。4月份,美国空军备受期待的高超音速武器试验同样以失败告终。

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西方的高超音速飞行器试验启动于1940年代后期。1960年代,美国飞行员威廉·约翰·奈特曾驾驶火箭动力的X-15测试飞机短暂达到6.7马赫。虽然起步很早,但是迄今为止,西方国家同样缺乏可用于作战的高超音速武器,而且他们的导弹防御系统拦截我们国家或俄罗斯生产的高超音速武器。

中国“火箭之父”钱学森曾在1946年的一篇论文中创造了“高超音速”一词,他发现空气流动的行为遵循完全不同的规则,速度能比声音快5倍!

高超音速也让世界顶尖航空强国进入了新的赛道。现在JF-22的实际推出时间仍处于保密状态,但它或许能和较旧的JF-12风洞搭配。JF-12是一款较旧的隧道,功率输出或为前者的1/5,它能模拟空气密度大不相同的高空和低空的飞行条件。

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图、超音速气流进入发动机加速至超高音速的示意图

美国国会研究处的报告表示,2014年以后,中国曾进行过至少9次“DF-ZF”的高超音速滑翔载具。此前,美国国防部曾将其称为WU-14。而中国在试验中曾用弹道导弹将高超音速载具发射到外太空边缘,而这种滑翔载具的飞行速度达到10倍音速。

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俄罗斯计划在巴伦支海测试新型的超高音速导弹,其被命名为“锆石”,属于一种高超音速反舰巡航导弹。今年3月24日,在北冰洋和大西洋活动的俄罗斯北方舰队宣布戈尔什科夫海军元帅级护卫舰被部署到巴伦支海域测试“锆石”高超音速导弹。

此前戈尔什科夫海军元帅级护卫舰曾成功进行数次“锆石”高超音速导弹试验。俄罗斯总统普京更是公开表示,“锆石”的速度能达到9倍音速,射程更是超过1000多公里。

NASA也曾对“Hyper-X”的高超音速飞行器进行过测试。其第一次试飞是在2001年6月,但以失败而告终。首次成功飞行是在2004年3月27日,当时的第二架X-43A实验机在脱离飞马座火箭后,在约9.5万英尺的高空以自身动力飞行11秒,速度达到7马赫!