最近，央视向全球宣布，位于北京怀柔区的JF22高超音速风洞已经完工。韩桂，一位中国研究员，表示该风洞技术领先于西方约20至30年。
风洞是什么？
风洞是一种用人工方式产生和控制气流的实验设备，用于模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并测量气流对实体的作用效果，观察物理现象。风洞在各个领域都起到重要作用，无论是飞机、飞船、火箭、导弹，还是汽车、高铁、大桥、高楼，以及体育和军事领域，都离不开风洞的应用。
对于战斗机、航天器、舰艇、火箭、导弹等尖端武器而言，它们需要具备更高的速度、机动性、静音水平和生存能力。而它们所面临的气动环境更加复杂和严酷。为了研究和测试这些武器的气动特性、运动特性以及噪声来源等情况，必须利用风洞模拟各种气流和风力，以进行试验和观察。风洞为科学研究和工程设计提供了重要的工具和平台。
风洞被称为"飞行器的摇篮"，这个说法曾经广为流传："有什么样的风洞，才能有什么样的飞机、飞船、火箭、导弹"。在飞机、导弹、火箭等飞行器首次飞行之前，它们需要进行数以千计甚至万计次的风洞实验。风洞能够提供不同的气流速度、密度、温度等飞行环境，模拟真实飞行状态，确定飞行器的气动布局并评估其气动性能。通过这些风洞实验，科学家和工程师能够获得宝贵的数据和洞察，以指导飞行器的设计和改进，确保其在真实飞行中表现出优良的气动性能。风洞的重要性不可忽视，它是飞行器研发过程中必不可少的关键设备。
高超音速风洞是什么？
高超音速风洞专门为弹头、反导弹导弹、卫星、飞船、航天飞机和高超音速飞机等服务。随着飞行器技术的发展，对高超音速风洞试验提出了新的要求，其中包括先进的弹头设计（如分导式多弹头、机动弹头和高精度弹头）。简而言之，如果没有高超音速风洞，将无法研制出高超音速导弹。
在年9月6日，防务新闻网站BreakingDefense发布了一篇有趣的标题为“DIUplotshypersonictestplane,hopingtocircumventwindtunnelbacklog”的文章。该文章揭示了美国国防部的最新动态。DIU（美国国防创新部门）计划研制一种高超音速试验飞机，希望通过此举绕过风洞问题。
这是什么意思呢？
实际上，美国军方面临的问题是，他们拥有用于研制高超音速武器的高超音速风洞或激波风洞数量有限。目前，美国军方急于突破高超音速技术，但风洞资源的短缺使得他们无法满足高超音速武器研制的需求。因此，他们启动了一系列高超音速飞行器的研制计划。然而，现有的风洞根本无法满足高超音速武器技术研发的需求。可以说，美国在风洞技术方面的滞后严重阻碍了其高超音速武器技术的发展。
中国的风洞建设起源于钱学森和郭永怀。在20世纪50年代，他们敏锐地意识到未来将是高超音速武器的时代。因此，他们积极倡导研究风洞技术。郭永怀于年在四川成立了高速空气动力研究机构，并在此基础上于年领导成立了中国空气动力研究与发展中心，这也是全球范围内建设风洞实验室较早的例子之一。正是由于这些努力，中国风洞技术得以领先于全球。
而中国能够在高超音速导弹领域取得全球领先地位的主要原因是，中国在高超音速风洞领域达到了比世界其他国家领先20年的技术水平。这得益于俞鸿儒院士独创的技术。
中国独创高超音速风动技术
中国在高超音速风洞技术方面独创了一种创新方法。高超声速风洞实验模拟存在四个难题，包括无法用替代实验气体模拟化学反应机制，需要模拟气流温度以确保化学反应的重现，需要解决非平衡流动模拟问题，以及需要足够长的实验时间来确保流场的稳定性，以进行超声速燃烧和飞行器气动力的实验研究。
针对以上需求，俞鸿儒院士及其团队分析了国际上主流高焓激波风洞技术的局限性，并独创了爆轰驱动高燃激波风洞技术。他们建立了系统的爆轰驱动高超声速风洞理论，并进一步提出了激波反射型正向爆轰驱动方法。通过利用爆轰波反射产生的上行激波，实现了爆轰波形的剪裁和重构，解决了稀疏波导致入射激波衰减的难题。相比于反向爆轰驱动模式，这种方法的驱动能力提高了5倍。
这一创新方法使得中国在高超音速风洞技术领域取得了重要突破，为高超音速飞行器的研究和开发提供了可靠的实验平台。
目前全球存在三种主要的激波管强驱动方式，包括重活塞驱动、加热轻气体驱动，以及俞鸿儒提出的爆轰驱动方式。
在俞鸿儒的爆轰驱动高超声速风洞理论的基础上，中国建造了JF12高超声速复现风洞。JF12风洞的长度接近米，是世界上最大的激波风洞，被国际同行誉为"超级巨龙"（Hyper-Dragon）。这是全球首个能够复现高超声速飞行条件的超大型高超声速风洞。通过复现风洞理论和技术，JF12解决了困扰高超声速地面试验六十年的难题，实现了从流动"模拟"到"复现"的风洞试验状态的重大突破。
JF22高超音速激波风洞的功能非常强大。
它已经能够模拟临近空间区域，在40到90千米高度、33马赫速度左右的条件下，再现空气流场的情况。
通过JF12风洞，中国已经成功研发了几款先进的高超声速飞行器。这些飞行器的速度在5-9马赫范围内，使得现有的导弹防御系统基本无法应对。而如今建成的JF22高超音速风洞将进一步推动中国在10-25马赫速度范围内的飞行器研制。姜宗林是中科院力学所的研究员，也是JF22高超音速风洞的负责人。他指出，JF22风洞的基本理念是开发可实现天地往返的系统，一旦实现，将能够将卫星发射和航天器发射的成本降低90%。
这表明JF22高超音速激波风洞的建设将在中国的航天技术和飞行器研发领域产生深远的影响。它为中国在高超声速领域取得更大的突破提供了重要支持，并有望降低卫星和航天器发射的成本，促进相关技术的发展和应用。
确实，随着JF22高超音速风洞的建设完成，中国在天地往返飞行器和高超音速飞行器领域将取得新突破。
这一风洞的建设将为中国的航天技术和高超声速技术发展提供更广阔的平台和机遇。预计这将推动中国在航天领域取得更大的进步，可能带来革命性的突破和创新，进一步提高飞行器的性能和效率。
期待看到中国在天地往返飞行器、高超音速飞行器等领域迈向新的里程碑，并为世界航天科技的进步作出重要贡献。
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