导语

第二燃气动力研究所开发的JF-22高超声速风洞在中国科技领域迎来了另一个突破，并投入使用。这个风洞模拟了飞机在极高速度下的飞行条件，以确保中国航天器的飞行安全。

我们国家的风洞技术一直都很先进，即使在国际上也有很高的地位，而且风洞技术是航空航天领域的“试飞员”，在没有实际硬件的情况下，风洞可以帮助研究人员尽可能地模拟真实的工作条件，从而验证刚才的设想是否正确。

所以风洞和飞机的工作原理有什么不同，风洞之后的气流是怎样形成的？

什么是不同的

与飞机相比，风洞最大的区别在于它的气流从高压区流向低压区，而飞机则相反，空气通过高速前进的动力流动。

风洞是一种能模拟真实流场条件，帮助研究人员设计和改进飞机的高速气流流动装置。

风洞的作用是将飞机放置在风洞内，通过风洞内的高压空气流向飞机，模拟实际飞行过程中的气动性能，帮助设计飞机。

大部分风洞的气流都是一种气体，包括空气、氮气、氦气等。当然也有液体风洞，比如水洞、油洞等。由于体积巨大，大多数液体风洞用于测试船舶或油泵等大型设备的性能。

风洞的速度非常快，甚至可以超过飞机的速度几十倍。由于重力的作用，地球上的空气在不同的位置有不同的速度，飞机的速度也会随着海拔的不同而变化。根据不同的空气动力特性，风洞可以分为许多类型。

在飞机的设计阶段，风洞通常需要很长的周期，这需要几年的时间和数亿的资金。通过风洞测试的准确数据将为飞机节省大量成本。

风洞是飞机研发中不可多得的装备，早在飞机诞生后不久，风洞技术的概念就被提出来了。

风洞利用压缩空气的原理实现高速气流流动。根据不同的原理，风洞大致可以分为三种类型:亚声速风洞、超声速风洞和超声速风洞。

其中，它被细分为干式风洞和激波风洞。中国拥有世界上最大的激波风洞，也就是中国成功研制的新型JF-22高超声速风洞。让我们一起来看看。

激波风洞

激波风洞是一种适用于高速、高温、高超声速条件下空气流动试验的风洞。它可以模拟飞机在极高的速度下与周围空气的摩擦和热化。

飞机在高速条件下飞行，超过1.2马赫后高超声速飞行。当气体和飞机的空气动力学被压缩到亚声速时，会形成强烈的激波。

激波风洞内的气流具有高温、高压、高速的特点，其中速度可达18马赫，而高超声速风洞内速度可达25马赫以上。激波风洞模拟的是极高超声速飞机与空气产生强烈的激波。

由于飞机的速度超过了声速，会产生多个激波，其中第一个激波会降低速度，降低温度，增加压力，减缓空气中分子的随机热运动，产生压缩效应。

此外，还会产生很大的升力。速度越高，激波效应越明显，对飞机气动加热的影响越大，这就是激波风洞模拟的工作条件。

在飞行速度极高的情况下，空气会产生很大的摩擦热化效应，飞机表面会被加热。因此，研究飞机表面能承受的最高温度非常重要。

在世界范围内，有两种不同的激波风洞设计思路，即“加热轻气体”和“自由活塞脉冲”风洞，其中第一种设计思路是较早的设计方法。

二战后，美国和其他国家开始开发高超声速飞机。为了研究其表面的耐热性，美国于1943年在加利福尼亚大学成功开发了世界上第一个激波风洞。

在此基础上，美国还建造了著名的“冲击波”激波风洞。这个风洞的原理是在高速空气流动下产生的冲击波会引起红外辐射，从而研究金属表面的耐热性。

此后，苏联、英国等国家相继建成了激波风洞，并不断改进。然而，直到1957年美国建成了J-3风洞，速度达到15马赫，人们才开始意识到激波风洞的重要性。

自由活塞脉冲

此后，世界上出现了另一种设计思路的激波风洞，即“自由活塞脉冲”风洞。自由活塞风洞的出现是为了在短时间内实现气流的高速流动。

自由活塞脉冲是一种通过先压缩空气，然后释放气体压缩能量来实现气流高速流动的方法。它可以产生长时间的气流，非常适合超高速试验。

与调压器风洞相比，自由活塞脉冲风洞的优点是可以产生更长时间的气流。这种设计理念首次出现在20世纪60年代。

自由活塞脉冲风洞的研发可以追溯到第二次世界大战期间。当时，为了提高火箭发动机的效率，美国开始研究高超声速技术，自由活塞脉冲风洞正好满足了这一需求。

随着高速气流的加速，自由活塞将被推动，直至达到最高速度，然后通过逐步排气来释放高速气流，从而产生高速气流。

自由活塞脉冲风洞最大的优点是可以产生非常高的速度和节能，但也有一个很大的缺点，那就是由于摩擦，高速气流会迅速减速。

因此，自由活塞脉冲风洞最多可以产生13个马赫，需要多次实验，不方便科研人员。然而，随着自由活塞脉冲风洞的出现，它已经成为许多现代国家使用的设计方案。

然而，在建造自由活塞脉冲风洞的过程中，需要储存高压气体。汽车动力研究所对高超声速激波风洞的研究使其在1954年扩大，产生了“爆炸式”气体储存脉冲风洞的设计思路。

氢氧爆轰

爆炸式气体储存脉冲风洞是一种利用爆炸式气体储存高压气体，通过爆炸式气体储存器的爆炸来释放气体，从而产生气流的风洞。在20世纪60年代JF-12风洞的研发过程中，中国采用了这种设计理念，最终取得了成功。

与自由活塞脉冲风洞相比，爆炸式风洞可以产生更长的气流，更适合长期实验的需求。20世纪40年代，中国成功开发了JF-3级风洞，为JF-12风洞的开发提供了参考。

JF-12型风洞模拟了低海拔地区超音速飞机的飞行情况。20世纪70年代，中国制定了“七五”规划，发展航天事业，将JF-22型风洞作为重大技术设备的研发，开展了前期设计工作。

JF-22型风洞采用氢氧爆炸驱动技术，可以模拟30马赫以上的风速，融合先进的设计理念。中国成功研制的世界上最大的超声波风洞，对未来航天器、导弹等超高速飞机的研发有着重要的支持。

对氢氧爆炸风洞而言，其施工难度较大，主要是对爆炸安全措施的要求相对较高，国内科研人员对此进行了充分的测试和准备，成功地建成了JF-22风洞。

人民解放军总工程师邓稼先在我国JF-22型风洞建设过程中阐述了风洞钱氏的“战略部署”，认为技术上建造高超声速风洞是完全可行的，但如果不从根本上解决气源和动力问题，就很难实现，所以必须从气源和动力入手。

气源问题是由于高压储气瓶释放气体的压力不稳定，无法保证一致的气流温度。对于高超声速的激波风洞，实验前需要将气流压缩到一定程度。

解决问题

为了解决这个问题，我国采用了燃气动力的思路，将其放入燃气中储存。燃烧气体的热量会使其温度升高，从而产生高温高压的气流。同时，为了保证气流的稳定温度，可以适当冷却阿瓦。

在综合动力问题上，我国JF-22风洞采用氢氧爆炸动力装置，氢氧爆炸装置的出现将我国的激波风洞推向了一个新的高度，给我国的科技实力和国防设施带来了巨大的变化。

氢氧爆炸技术的应用还可以促进宇宙飞船的建设，研发超高超声速导弹，甚至氢氧爆炸发动机，这将对中国的工程技术和国防实力产生巨大影响。

风洞技术的突破不仅在中国，也在世界范围内确立了中国科技在这一领域的领先地位。中国风洞技术面临的问题是世界上梦寐以求的技术问题。

在这次成功的高超声速风洞研发中，中国为国际风洞技术做出了贡献。为了研究超高速飞机，中国的风洞技术一直处于世界领先水平。可以说，风洞技术是探索极速领域不可或缺的工具。

未来，中国在风洞领域的突破将对世界和平与合作产生积极影响，更多的国际合作风洞项目可能会出现，不仅能造福人类，还能促进全球航空航天技术的发展。

风洞技术的突破也会影响教育领域，促进航空航天领域的人才培养，加强科研合作，帮助世界更好地探索基础科学，促进人类文明的发展。