向世界宣布！JF-22风洞不用保密，全球最先进，圆了郭永怀的梦

中国不再低调，“国之重器”JF-22 超高速风洞通过验收时， 央视居然对其整体和细节都进行了全方位展示，并罕见称之为“世界上最为先进”的超高速风洞，此举终于圆了钱学森、郭永怀几十年前的梦想。

研制飞行器，光靠计算机模拟可不行，必须要有等比例模型进行验证，而限制设计能力的从来不是想象力，而是有没有先进的风洞。

中国在 2012 年建成 JF-12 复现风洞，领先世界的基础上，再一次冲击更高先进的风洞高地。2023 年，JF-22 投入使用，一举让欧美等发达国家在风洞上落后中方 20 年。

• 老一辈科学家布下的“闲子”俞鸿儒，几十年如一日影响世界风洞格局。

如果要实现“一小时打遍全球”，就必须要有高超音速飞行器，登陆外太空也必须要有先进的航天器，为此钱学森、郭永怀等老一辈战略科学家高瞻远瞩，在中国科学院力学研究所组建了我国首个高超声速激波风洞科研攻关团队。

团队建立之初，就明确自主研发，放弃了国际上的通行技术，经过一代代科学家的几十年的努力，另辟蹊径地实现了爆轰驱动理论创新。接过力学所这项重任的是钱学森、郭永怀和林同骥的爱徒——俞鸿儒。

(1960 年，俞鸿儒在试验中留影。）

他自称是郭永怀布下的一颗“闲子”，1957 年，俞鸿儒前往力学所报到，成为钱学森第一批研究生，因为钱老太忙，而由郭永怀代为指导。

钱学森在 1946 年提出“Hypersonics”这个英语单词，定义了一个崭新的高超声速研究领域，由此发展出系统的高超声速和高温气体气体动力学。

此时，郭老预见性地指出我国将发展航天事业，而高性能、大尺寸的高超声速风洞，是设计航天飞行器必不可缺的。

然而，跟随外国技术路线，永远不可能超越。郭老深思熟虑，在 1958 年成立激波管组，独立自主地开展激波管、激波风洞技术研制。令人意外的是，郭老一开始就指定俞鸿儒担任组长，而不是其他 7 个研究组的海归大专家。

入学 10 个月的研究生挑起了中国风洞的未来，这是郭老的一片苦心，国际上的风洞造价昂贵，工艺复杂，并且需要巨额的资金，在当时是不可能实现的。

而郭老看准俞鸿儒则是因为他是“万金油”，同济大学读的数学，大连大学读的机械，做过助教，有 3 年多的教研室工作经历，并且动手极强。可以说俞鸿儒是多学科融合的综合人才。

郭老告诉俞鸿儒：“你们不可能也不应该照葫芦画瓢模仿别人，一定要尽力去发展适合国情的实验方法。”另外他还强调：防止人身伤亡事故。

没钱，没人，没场地，这是那个年代中国科研的实际情况。俞鸿儒左思右想只能走外国人走不通的路，不愿意走的路，但是又十分危险的路。最终发现既便宜，装置还非常简单，又不依赖于高技术装备的“氢氧燃烧驱动”路线。可是最大的风险就是容易发生爆炸，还有就是驱动的气流品质差，实验的可重复性不高。

最终，俞鸿儒咬牙做好了方案，细致地考虑了各种问题，经过多位专家的论证，郭老同意了这条充满风险的技术路线，并再一次强调：要严防人身事故。

可是，做实验不是动嘴皮子，实验还真就出现过多次事故，最严重的一次，爆炸产生的高压将实验装置的一个大零件给轰了出去，继而打穿了试验厂房的墙体，索性没有造成人员伤亡。

如同诺贝尔在实验中看到了炸药的未来，俞鸿儒在多次爆炸中也看到了新的理论起点——爆轰。于是出现了一个奇怪的现象，俞鸿儒这边爆炸一次，郭老就表扬一次！几次下来，终于发现了危险的根源，解决了爆轰的问题，并且找到了以此为起点的新路线。

此后，无论是困难时期，还是特殊年代，由于郭老等老一辈科学家的支持和保护，这个激波管组才得以存活下来。1962 年，郭老开始忙碌于“两弹”任务，正在准备论文答辩的俞鸿儒的导师换成了研究室的主任林同骥，这让他成为三位力学大师的弟子，还时不时给钱学森打下手的传奇人物。

1964 年，俞鸿儒在此前研制成 JF4 和 JF4A 两型激波风洞后，俞鸿儒率领激波管组开始攻关大型激波风洞 JF-8，它的设计尺寸和参数都看齐国际水平。并且一共才花了 8 万元，要知道此前北京大学曾做过一个风洞，尺寸比 JF-8 还小，光加工费就花了 80 万。

“少花钱，干实事”的贯彻，让郭老颇为欣赏，也给后续困难时期的研发奠定了坚实的基础，但凡大手大脚一些，中国风洞都不可能发展得如此迅速。

JF-8 激波风洞于 1965 年 4 月底全部完工，调试和运行期间正好遇到了“文革”，前期小组研究没有受到影响， 甚至因为其他研究所的停止研究，他还得意直接长期使用重要的仪器和设备。

可是，时代的这粒灰，同样落在了 40 岁的俞鸿儒的头上，1968 年 11 月，他被免去了激波管组组长职务，终止一切活动，等待审查。最令他悲痛欲绝的是，这一年，他的恩师郭永怀从核试验基地返回北京的途中，因飞机失事而不幸遇难，而没有一个人告诉他。

当他最终得知之后，泪如雨下，仰天长啸，内心悲鸣的同时，也感到了深深的遗憾。恩师不在了，项目一定不能中断！

没有经历深夜痛哭的人，不足以聊人生。没有撕心裂肺之痛，不足以谈坚持。俞鸿儒明白，只有把恩师们期望的激波风洞搞出来，才是算是真本事，悲痛和消沉只能让所有努力化为泡影。

俞鸿儒再一次扎进了风洞的研究中，好在小组成员都没有放弃，一直在努力，终于在 1969 年建成了中国历史上首个大型激波风洞——JF-8，喷管出口直径800毫米，其性能堪比国际大型激波风洞。

大家记住这个时间节点，因为在这个时期，中国科学历史上的突破并不多，而能从国外的“死路”上，开辟新的技术路线的，独此一家。这一年是中国风洞追平世界的一年！

因为 JF-8 的建成，中国首颗返回式卫星研制得以进行，“东风五号”等型号“真理”才得以试飞，此后，在 JF-8 里淬炼过的航天重器不胜枚举。

俞鸿儒因为特殊时期职称评定暂停，等到 1985 年恢复的时候，他已经超过了 55 周岁的“红线”，丧失了成为研究员的机会。此后的职称和荣誉都是身外之物，尽管他被评选为院士，也没有离开一线实验半步。

想着年轻时做实验时候的爆炸，他提出了一个更为大胆的设想：利用爆轰研制更高性能的激波风洞。在他之前，世界上还从未有科学家提出过。

俞鸿儒想通过人为控制爆炸，形成的爆轰气流，从而作为新的动力进行风洞试验。这个想法尽管在他的头脑里盘旋了几十年，等到真的提出来之后，没有一个人敢于认同，即便是他已经位居高位，还是学术权威。

加上技术和条件不允许，试验一直未能进行。1988 年，当俞鸿儒前往德国访学时，在亚琛工业大学激波实验室证实了爆轰技术的可行性。回国后立即着手启动氢氧爆轰驱动方法研究。他又想起来郭老的话：“没钱干出大事，才是本事”。

10 年时间，俞鸿儒团队只用了国家自然科学基金支持 2 万元，加上节省的资金，建成了国际上首座爆轰驱动激波风洞 JF-10。但是，世界科学界认为即便建成了激波风洞，试验时间只有几毫秒。美国人凭借世界科学家俱乐部的人才优势，也才把试验时间延长到 30 毫秒。但是，俞鸿儒却提出了 100 毫秒的目标。

因为只有这 0.1 秒的时间，才能让风洞实验状态从“模拟”跨越到“复现”，真正在地面完全复现高超声速飞行条件。也许战略科学家总是孤独的，这个项目立项的时候，就找到了太多了反对。

如同多年以后，马伟明院士一锤定音要让“福建舰”航母用上电磁弹射和电磁阻拦装置一样，战略科学家的目标设定往往超过了常人的想象。

在做与不做？能与不能之间，项目组耗费了 10 年时间来进行论证，最终于 2008 年，向财政部门申请了 4600 万元，得以实施项目研究。

4 年后，俞鸿儒团队就突破了困扰世界 60 多年的难题，再一次领跑世界风洞发展。2012 年 5 月，JF-12 高超声速复现激波风洞顺利建成，消息一传出，就令美国五角大楼高度警觉，他们认为 JF-12 将支撑中国宇航领域民用与军用部门的研发。此后连续三年向国会报告，要求增加预算，以便于追上中方研究。

可是，他们哪里知道，俞鸿儒团队的研究，靠的根本不是资金，也不是招募各种科学家，几十年笃定一个领域，无论荣辱，无论回报，家国情怀的担当，是美国人用钱买不来的。

如今，俞鸿儒已经 90 多岁了，还住在中国科学院黄庄小区一栋 70 多平方米的房子里，还是几十年前的陈设，他要弥补给妻子“丢失的时光”，每天带着老伴出门转转，给她做份可口的饭菜，成了俞老晚年最大的成就。当他听到自己亲手组建的高温气体动力学国家重点实验室（LHD）有任何进展的时候，他脸上的笑容是最灿烂的！

• 人才辈出时期，姜宗林接过“衣钵”，高超巨龙惊艳出世

现在让我们挺起脊梁的国之重器背后，都有这样一位总设计师，他们接过老一辈科学家的“衣钵”，以榜样的力量前行，以自己的创新突破，取得了一个个惊艳世界的成果。他们是高考恢复后第一批大学生，也是挑起中国进入现代化的最为重要的生力军。

有国外研究机构断言，中国的发展才刚刚开始，高考恢复之后的人才在担任总师时，培养的下一代接班人才是中国领先世界的全面时刻。而师从著名科学家周培源先生的姜宗林就是杰出的代表。

作为 50、60 年代出生的姜宗林从小就听惯了老一辈科学家的优秀精神，产生了热爱科学，崇拜科学家的习惯，恢复高考后，他如愿以偿地进入了哈尔滨船舶工程学院。

在这里，他感受到了“科技强军”的魅力，在这里他对海军系大楼房檐上的舰艇和空军系大楼房檐上的飞机产生了浓厚的兴趣，7 年时间里他立志成为一名像钱学森、郭永怀一样的战略科学家。

等到他到北大攻读博士的时候，周培源给他指明了方向，研究激波模拟的数值理论，希望将来探索激波诱导的可压缩湍流问题。博士毕业后，姜宗林应高山教授邀请前往日本东北大学流体科学研究所任教，他开始从事激波动力学方面的研究。

1999 年，俞鸿儒院士通过“百人计划”引进姜宗林回国，让其成为高温气体动力学国家重点实验室（LHD）一员。

姜宗林凭借高超的学术理论，和精湛的实验功底，2000 年就开始探索复现风洞理论与创新技术验证。经过 6 年时间，解决了关键技术和工艺的攻关。等到 2008 年获得“国家重大科研装备研制项目”时，只用了四年时间就成功通过了 JF-12 复现风洞的国家项目验收。

（JF-12 高超声速复现风洞）

JF-12 复现风洞必须要突破三大技术瓶颈：风洞驱动功率小、实验时间短、测量精度低，任何一个方面都需要颠覆性的技术创新。

功率小可以通过增加驱动能源供给来实现，但是有极限，“如果应用 2.5 米直径的喷管，开展 9 倍声速的实验，JF12 复现风洞的功率需求比葛洲坝水电站的总功率还要大！”，而姜宗林在俞鸿儒爆轰驱动方法，发明了大功率激波风洞爆轰驱动技术，利用化学能替代机械能，变革了国际主流机械压缩模式，驱动性能得到量级的提升。”

（姜宗林荣获美国航空航天学会 2016 年度地面试验奖）

实验时间做到 100 毫秒，同时解决了激波风洞测量精度低的瓶颈问题，因此 300 米长的 JF-12 成为世界之最，被国际同行称为“高超巨龙”(Hyper-Dragon),是国际首座可复现飞行条件的超大型高超声速风洞。

有人问姜宗林为何能够取得如此优秀的成绩，他说：“高温气动复现风洞团队由近 20 个科研人员组成，是一个典型的‘老中青’三结合的团队。

老一代的科学家是钱学森和郭永怀先生建立的科研团队的成员；中年一代是‘文革’后我国培养的科研人员；而年轻科研人员则是 70 后和 80 后的青年学者，比例达到 45%。”

俞鸿儒院士担任学术指导、姜宗林带队研发，高等教育培养的青年学者实施，在“传、帮、带”的优秀传统下，不断地创造着奇迹。一个大型项目的成功，往往不是一两个人的功劳，当我们歌颂与赞美其中一个人的时候，实际上是肯定一个团队的努力。

2012 年，姜宗林在接受采访的时候说，“我们常常自嘲是‘盒饭’支撑了 JF-12 复现风洞的建设，实际上力量的源泉是团队对国家需求的责任和科技强国的理念。”

也基于这个理念，发展能够复现高度 40—80公里、马赫数10—20高超声速飞行条件的风洞试验技术，成为团队接下来的心愿。

• 30 倍音速，支持空天往返，世界最强风洞 JF-22 建成验收

姜宗林团队并没有止步在领先世界的功劳簿上，随着中国航空、航天事业的发展，他们再一次迈向科学之巅。经过 6 年的理论研究，2018 年 3 月，国际上最先进的超高速风洞 JF-22 的科学大装置进入安装阶段。

作为研制新一代飞行器的摇篮，JF-22 超高速风洞可以复现相当于约 30 倍声速的飞行条件，已经比 JF-12 时预想的高了 10 倍音速，并且所有参数都比此前设想高出了几个数量等级。

JF-22 超高速风洞可以复现 40 到 90 千米高空、速度最高达每秒 10 千米，瞄准的是天地往返飞行技术。

据中国科学院力学研究所研究员、怀柔激波风洞项目负责人姜宗林介绍：

JF-22 吹出来的流场大概有 2.5 米直径，一般国外最大的是 1.5 米直径，可以放更大的飞行器；

在马赫数为 10 的时候，JF-22 可以达到 40 个毫秒，比国内外同类先进水平有成倍的提高，实验结果的精度也更高；

JF-22 总温高、总压高、性能高，目前世界上没有其它风洞可以相比。

其实，2023 年初，媒体就透露 JF-22 已经建成，并且即将验收的消息。没想到，最近，央视将尽头对撞了世界上最先进的大国重器，既没有遮盖，也没有打码，将整个装置的整体和细节展示的非常细致。

网友们不明白：难道是“过于落后，可以展示”了吗？要知道中国此时正在试飞的空天飞行器还处于保密阶段，为何提供设计支撑的科学大装置就能全面展示了呢？

原来，原理写成论文，图纸详细描述，也不会被抄袭出去，这就是最大的底气。

央视的总结原文是：JF-12复现风洞和JF-22超高速风洞可分别实现每秒1.5-3km和每秒3-10km的实验条件，两者共同构成覆盖马赫数5-25、飞行高度25-90km的气动实验平台，使我国成为高超声速领域唯一具备覆盖全部“飞行走廊”实验能力的国家。

笔者注意到，在节目中，怀柔激波风洞现场负责人韩桂来介绍，“我们最近正要研究两级或者多级入轨的这样一个飞行器，可以通过两级或者多级入轨。”

他说，火箭发射时垂直起降，接力实现空天往返，依靠JF-22就能探索分离方案。

姜宗林表示，在风洞研究中，超声波分离的概念已经解决了，从实验的角度，我们非常成功、非常安全解决这个问题了。

也就是说，尽管JF-22刚刚通过验收，空天飞行器的试验已经在紧锣密鼓地进行，并且解决了告诉分离难题，照这个形“南天门计划”也不会是文创产品。

JF-12复现风洞和JF-22超高速风洞配合起来，就让中国成为高超声速领域唯一具备覆盖全部“飞行走廊”实验能力的国家。既然让空天飞行器的研发进入高速路，还让高超声速发动机试验有了依靠。

姜宗林告诉记者，一款被命名为“驻定斜爆轰发动机”已经经过JF-12和JF-22的风洞试验，分别实现了马赫数7到马赫数9的试验，以及马赫数9一直做到马赫数16的试验正在准备。

这款发动机比传统的发动机热效率要高50%，燃烧稳定，一旦风洞试验昨晚，就将极大地推动航空航天技术的发展。

• 总结：

随着我国JF-22超高音速风洞的建成并完成验收，未来我国在天地往返飞行器、高超音速飞行器、高超音速飞机等多个领域将不断取得新的进展和突破。此外，中国在风洞技术领域对美国展现出整体技术碾压之势也将在未来逐渐体现出来。

借用歼-20总师杨伟的话说：我们已经从“必然王国”进入了“自由王国”。