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谁掌握了风洞,谁就掌握了天空的话语权。
中国高超音速风洞实力究竟有多强?传闻15马赫的风洞,法国申请使用一次,报价15亿元;欧洲申请20马赫的风洞,报价40亿元。
美国曾申请使用30马赫的风洞,不仅需支付50亿元,还需共享数据,因无法接受条件,此事不了了之。
敢报出如此高价,且不担心全球无人问津,只因中国风洞技术在全球处于独一档水平,尤其是JF-22超高速风洞,最高可达35马赫,性能遥遥领先欧美。
超高速风洞为何如此稀缺?
第一,高速气流摩擦下,风洞内壁材料需承受2500℃至18000℃的高温,这一要求直接淘汰了99%的国家;
第二,风洞瞬时功率高达15000兆瓦,相当于三峡大坝功率的三分之二,没有强悍的电力基础设施,根本无法实现。
为何中国东风系列导弹、神舟系列飞船发射成功率极高?
五代机、六代机、无人机迭代速度为何如此之快?正因我们可在地面进行成百上千次模拟测试,还原最真实的实战环境,快速排除隐患、优化气动布局。
除材料与电力支撑外,这背后离不开“中国激波风洞之父”俞鸿儒的贡献。
“中国激波风洞之父”俞鸿儒
他一生专注风洞研发,如今已97岁高龄,比共和国还年长21岁。他承载着钱学森、郭永怀两位泰斗的遗志,在长达半个世纪的全球风洞技术竞争中全程参与,最终引领中国风洞技术登顶。
过去,能掌握高端风洞技术的只有美俄两国。
1955年前,钱学森回国规划“两弹一星”时便意识到,流体力学极为复杂,计算机模拟永远无法替代实地风洞实验——地基有多牢固,决定了航天事业能达到的高度。
当时国内风洞技术一片空白,导弹、卫星研发无从谈起。于是钱学森果断召回师从冯・卡门的师弟郭永怀,还评价“郭永怀比得上两个钱学森”。
郭永怀与钱学森心意相通,深知风洞绝非辅助设施,其重要性超越时代,必须从零开始培养人才,代代接力推进,甘愿做铺路石。
郭永怀与钱学森
1958年,郭永怀将当时最先进且激进的激波管风洞技术资料交给学生俞鸿儒,让他带领团队从零研发,明确要求“不仿造现有装置,探索适合中国的路径”,并留下一段影响全球空天格局的嘱托:
“大型高超声速风洞未来必不可少。我国经济与技术基础薄弱,难以效仿发达国家依赖大型常规高超声速风洞的模式;且常规风洞加热温度有限,无法模拟超高速飞行器周围的高温绕流。激波管能产生高温高压气体,且成本低廉,你要探索在国内条件下研制激波风洞的方法。”
为何选择俞鸿儒?
当时30岁的他,兼具数学、机械、力学三位一体的综合能力,动手能力强、胆大心细,擅长“花小钱办大事”。
郭永怀对他只有一个要求:
“无需制定复杂计划,给你十年时间,放手去做,确保无人伤亡即可。”
激波风洞本就比传统“风扇驱动”风洞更激进、更危险,俞鸿儒团队还选择了更具挑战性的氢氧燃烧驱动路线,开创爆轰驱动风洞技术。
实验室常因实验爆炸变得一片狼藉,一年能发生多次爆炸,但钱学森、郭永怀不仅不斥责,反而多次表扬,还主动兜底:
“若发生意外,我们为你承担责任。”
在一次次爆炸中,俞鸿儒团队逐渐摸清爆轰驱动的规律。历经无数挫折后,激波风洞易爆炸的核心难题终被攻克,后续实验再未出现事故——这一国际难题最终被中国人化解。
接手风洞研发的第一年,俞鸿儒便成功研制出我国第一代激波管风洞。
十年后的1969年,他将不锈钢或合金钢喷管改为铸铁,仅用8万元加工费,就造出性能比肩国际水平的JF-8超高速激波风洞,为中国第一代导弹、火箭、人造卫星研发提供关键支撑,其中就包括在九三阅兵中压轴亮相的东风-5号洲际弹道导弹,JF-8也因此成为中国战略力量的“摇篮”。
东风-5号洲际弹道导弹
然而,就在JF-8激波风洞即将建成前夕,郭永怀在一场空难中壮烈牺牲。
遗体被发现时,他与同事用身体紧紧护住珍贵资料。
当时无人敢将噩耗告知俞鸿儒,怕影响研发;数月后他得知消息,只剩一个念头:
“将中国激波风洞推向巅峰,以此纪念导师”,从此开启更宏大的爆轰风洞研发事业。
1998年,俞鸿儒与赵伟、林建明等人合作,建成国际首座爆轰驱动高焓激波风洞JF-10,他也成为全球风洞研究领域的顶级专家。
国际首座爆轰驱动高焓激波风洞JF-10
2001年,他又与陈宏等人首创“双爆轰驱动”技术——通过正向爆轰与反向爆轰结合,解决激波衰减难题,打破国际主流机械压缩模式的性能天花板,中国风洞技术自此独步天下。
2012年,在他的理论指导下,中国建成国际最大、整体性能最先进的超大型激波风洞JF-12,成本仅4600万元,却比欧美同类技术领先至少20年,国外单次使用报价高达十几亿元。
如今中国已拥有三大世界级风洞群,其中团队研发的JF-22激波风洞,能吹出35倍音速的气流(换算为每秒10公里),与JF-12组合后,构成全球唯一覆盖亚音速、中音速、超音速、高超音速全场景的地面试验平台。
JF-22激波风洞
也正因如此,九三阅兵中才能看到各类隐身飞机、无人机、反舰导弹、洲际导弹密集亮相。
反观美国,军方本计划2028年前完成高超音速导弹研制,但因缺乏满足测试需求的风洞,进展缓慢;六代机研发更是只能靠PPT和动画“撑场面”。
如今美国虽在芯片与算力领域领先,却仍逃不开钱学森70年前的判断——计算机模拟至今无法替代实体风洞实验。
美国每年国防开支超万亿美元,却也被郭永怀70年前对俞鸿儒的嘱托“算准”——常规风洞难以模拟超高速高温绕流。
岁月流转,当年的“小俞”(俞鸿儒)变成“老俞”,再到白发苍苍的世界级泰斗。
这位国家栋梁在申报JF-12相关国家奖项时,主动将自己的名字排在最后,让后辈优先获得荣誉,以这种方式延续导师的传承,为风洞人才铺就成长道路。
工作与教学中,俞鸿儒随和亲切、从容淡定,对学生与下属极少苛责,总是循循善诱。他从不将学生当作“劳力”,而是充分尊重他们的研究兴趣,鼓励其自信与独立思考——仿佛多年前,那两位伟大的导师正微笑注视着在狼藉实验室中钻研的年轻身影。
2024年,96岁的俞鸿儒走上“感动中国”领奖台。
台上的他拄着拐杖,腰杆依旧笔直;台下的他却谦逊表示:
“风洞只是辅助装备,我没做什么,只是给别人搭把手。”
对于这位一生与“轰轰烈烈”的物理实验为伴的科学家,中国科学院用四个字评价他:
“大音希声”。
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