今年,有消息传出我国重庆一家公司成功研发“爆震发动机”,速度可达5马赫以上,最近,爆出“爆震发动机”可能用在中国H20隐型轰炸机上的小道消息,爆震发动机和中国H20隐型轰炸机成为了军迷和航天迷们的“新热点”。

不过现在有一条更令人震惊的报道,2022年9月8日,《南华早报》报道:由于澳大利亚的发明,我国在西南地区建成了“世界上最大的自由活塞驱动激波风洞”,自由活塞驱动激波风洞是一套新型的风洞测试设备,可进行风洞实验。

报道介绍,“超级风洞”可以模拟11.5km/s超音速飞行,相当于33倍马赫,是子弹速度的数十倍,一小时内到达全球任何一个地方,人们不得不好奇,什么样的飞行器需要用上这样的极端速度呢?
自由活塞驱动激波风洞最早由澳大利亚科学家提出,所以,报道称我国这项技术是澳大利亚的发明,这话很没道理,但似乎又挑不出毛病,因为自由活塞驱动激波隧道经过30多年的发展和改进,早就已经是面目全非了。

自由活塞驱动激波风洞又名Stalker管,之前,一般使用高超声速燃氢冲压发动机来推进活塞高速前进,但现在我国的这台Stalker管使用高压氮气来推进活塞高速前进,活塞前方气体以每秒2.5至11.5km速度通过管道。
需要进行风洞测试的飞行器模型放入管道中,可通过飞行器在管道中的表现来了解设计是否符合空气动力学、飞行器周身的发热情况、电离程度,为了便于掌握最真实情况,管道壁上有超高速摄像机,飞行器安装了多个传感器。

我国新建成的Stalker管测试出11.5km/s超音速,创下了世界最快风洞纪录,超过了第一宇宙速度7.9km/s,第一宇宙速度是环绕地球的速度,中国空间站、国际空间站、绝大多数人造卫星的速度都接近7.9km/s。
11.5km/s还超过了第二宇宙速度11.2km/s,第二宇宙速度是逃离地球引力的速度,第一宇宙速度和第二宇宙速度都是指飞行器在太空中的速度,所以我国建造11.5km/s超级风洞,真的是要设计超级飞船吗?

是老军迷一定知道“风洞”这个名词,风洞就是指风洞实验,人工制造出气流,把需要测试的物体放到气流之中,风洞实验用于建筑、交通运输和风电等领域,为何这些需要测试风洞,我咋从未见过呢?
其实是这么回事,房屋和桥梁建造材料在研发出现的时候测试材料的耐久度很有必要,汽车、火车和船只都要进行风洞测试,以确定是否符合空气动力学,风洞出现在航空和航天中,一下子变得有些高大上。

1871年,英国人韦纳姆建成世界上最早的风洞,一个3.05米×45.7厘米×45.7厘米的大木箱,它用来测试物体阻力,1901年,莱特兄弟也建造了风洞,长1.8米×40.6厘米×40.6厘米,对他们的飞机进行首次风洞测试。
风洞实验按种类划分,汽车风洞实验、船只风洞实验、动车风洞实验、飞机风洞实验、火箭风洞实验及导弹风洞实验,按速度划分,风洞实验可分成低速风洞实验、高速风洞实验、亚音速和跨音速风洞实验、超音速风洞实验、高超声速风洞实验。

在航空和航天中,风洞测试显得更为重要,因为飞行器速度更快,气流对飞行器的影响更大,飞行器超音速飞行时可产生音爆现象,当飞行器速度更高时,飞行器表面会产生数千摄氏度高温,周围空气分子会发生复杂化学变化。
天空环境很复杂多变,不是一台计算机软件就可以完全模拟得出来的,所以,飞行器模型在研发时要进行风洞测试,我国的歼-16,歼-20和运20在设计之初都完美地通过了风洞测试,才进行下一步的设计工作。

由于美国对我国的技术封锁,我国风洞实验研究起步较晚,开始于1986年左右,那个时候美苏早就有风洞实验了,我国并没有沿用美苏风洞技术,而是采纳了我国科学钱学森的建议,大力发展激波风洞。

我国一直沿激波风洞的路子走了下去,走到了今天,把激波风洞发展成世界上最先进的风洞,能模拟11.5km/s超音速飞行,这是破纪录风洞,有利于我国超高音速飞行器和武器发展,就连美国也开始羡慕我国的这项技术了。

我国建造11.5km/s风洞是用于设计超级飞船吗?的确有可能是用于设计超级飞船,2020年12月,我国嫦娥5号带着月球样品就以每秒11.2公里的第二宇宙速度返回地球,日本隼鸟2号飞船也以每秒12公里的速度掠过地球上空。
未来,我国还要实际人类登月、返回月球样品、 人类登火、返回火星样品,如果有了超级风洞实验,我们就能设计出更优更完美的超级飞船,以第二宇宙速度直射地球,不用再进行一系列复杂的“太空刹车”机动操作。

设计这样的超级飞船有什么用?当然是好处多多了,大大缩短了返回时间,从外太空返回地面,可能只需十几分钟,然而正常的返回却要数个小时,超级飞船还能大大降低燃料消耗,省下每一分钱,这真的是一箭双雕。

