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高超音速风洞的难点在哪里?为什么世界上只有极少数国家能够建造超音速风洞?

zhao_admin11个月前 (06-24)科学课件39

所谓风洞其实就是通过一个管道往飞行器表面吹拂气流,模拟其在快速飞行过程中所受到气流影响以及姿态变化。除此之外,风洞还必须通过高精密的观测仪器,全程记录整个过程和所有数据,由于其外形活像一个吹风的洞,因此也就得名为风洞。目前不管是战斗机、运输机、导弹、火箭,甚至是和谐号高速列车和小汽车都需要通过风洞的试验来检验其机体结构和气动布局。能不能设计出优秀的飞机,很大一部分原因取决于你是否拥有合格的风洞。

风洞当然也是分等级的,主要有亚音速风洞、跨音速风洞、超音速风洞、高超音速风洞这四种。一般来说,风速越快,建造难度就越高,一架合格的战斗机需要通过亚音速、跨音速、超音速至少三种风洞的吹拂才能得到全环境下的各种数据。所以建造风洞一般都是成组配套的风洞群,这就造成了投资金额的直线上升。

建造一个小型亚音速风洞的价格都是以千万计算,而超音速风洞的价格就是以亿为单价了。欧洲各国经济实力都不错,但是体量太小,所以也只能将风洞分散在法国、德国、西班牙、意大利多个国家,你建一个、我建一个,这就能降低成本了,只不过要进行实验的时候就得挪来挪去,相当麻烦。欧洲目前玩不了五代机,和没有合格的超音速风洞也有很大关系。

▲风洞群

全世界目前能够建造超音速风洞的只有五常、日本、德国等不到十个国家,而能要高超音速风洞的只剩下中美俄这三个国家了。印度造不了合格风洞,光辉战机难产了三十年,目前还没有成型,日本造不了高超音速风洞,所谓的高超音速导弹也只能停留在PPT状态,始终无法成型。

▲日本的PPT版高超音速导弹

全世界规格最高的风洞为美国在加利福尼亚的LENS-X超音速风洞,其模拟风速超过25马赫,这也让美国得以在21世纪初就制造除了速度达到6.8马赫的X-43A型高超音速飞行器。而俄罗斯在西伯利亚也拥有AT-303这样的20马赫以上的风洞群,因此俄罗斯才能制造出诸如先锋导弹、皓石导弹、匕首导弹这样领先世界的高超音速导弹。

▲X43A

而全世界目前最先进的风洞为我国在四川绵阳建设的JF12高超音速风洞,虽然这个风洞的最高风速只能达到约9马赫,但是其采用了我国独创的反向轰爆激波驱动模式,试验时间高达100毫秒,喷管直径2.5米,均明显高过西方产品,而我们即将建设成功的JF22风洞,最高风速达到30马赫,全指标超越美国LENS-X风洞,真正是世界风洞之王。东风17之所以成功,与我国目前拥有世界最庞大的高超音速风洞群有着莫大的关系。

大型风洞之所以难建,除了投资巨大之外,技术含量高也是一道难以逾越的天堑。低速风洞一般采用风扇制造气流,而超音速风洞则必须利用压气机压缩空气,然后从狭小的喷管中喷出,从而加速气流运动。由于气压高,并且还要模拟高音速飞行下2500℃以上的高温,所以喷管必须采用耐高温、韧性好的无缝合金钢管制造而成,由于钢管内部还要加装各类设备,因此制造喷管还必须掌握深孔加工技术,而这是制造大口径火炮身管的必备工艺,技术含量相当高。

其次制造出了风洞,还得需要配套的观测和记录设备,这其中就包括了毫秒级超速摄影机、姿态传感器、高精度压力记录仪等多种高新技术设备,而这些设备往往都是国外禁止出口的军用级产品,除了自己开发,别无他法。所以想要制造出一个堪用的高速风洞,没有整个国家完整的工业体系配套,没有强大的工业制造能力,是想也不要去想的,乖乖花高价求着别人给自己用,别人都不一定会给!

这个问题老梁来回答。

风洞?俺头一次见到这俩字的时候,还闹出过笑话,以为就是一洞,搁一台电风扇使劲搁里头吹风,当然原理理解的是没有错,但打心眼里认为就这技术应该没啥吧!

后来才知道这货的技术含量很高的,而且一个最简单的风洞,您不投个几千万,连风都吹不出来,更加别说造个洞了,所以没几个国家能造出来。

举个最简单的例子,咱要是弄一个娱乐型而且还是那种最简单的小风洞,咋也的一百万。

咱说的风洞,那可是吹战斗机,轰炸机,兴许还得吹个导弹啥的地,甚至咱的高铁和地上跑的小汽车这都能吹,您就感觉吧,就这花费能少得了吗?

而且您单独造一个风洞也没用,这玩意的配套设施就够吓人。这就和航母一样,您以为有艘航母就完事了,航母压根就没啥战斗力,您的配舰载机,还得配护航编队,这里边什么巡洋舰,护卫舰,补给舰,甚至连潜艇您都的打俩艘过去。

这风洞最可怕的是您得配个发电站,因为风洞的风一旦吹出来,就那耗电量,能吓死个人,没个发电站搭配,根本就不行。

举个最简单的例子,咱心里想的电缆圆的,黑皮,硬邦邦的但绕个圈啥的没问题,但风洞里头的电缆,那压根就是一根脑袋一样粗的物件,这要不是有人告诉你这是电缆,你还以为就是一根放大版的钢轨,横在哪里当支撑柱子的使唤,怕了吧!

所以风洞这玩意造费钱,吹一下更费钱。五十年代美国整了一个B52轰炸机,您知道他搁风洞里头吹了多少时间吗?一万个小时!

这还不算八十年代第一架航天飞机,您知道吹了多少时间吗?十万小时!哎呀!太吓人了!

所以一个物件准备吹的时候,那可不是一次两次就能解决问题的,而且这种动不动就上万小时的数据,您光人工看,能看的完吗?不能够啊!所以您还的配一套类似于银河一样的超级计算机。

所以风洞这就不是有钱您就能弄的起的,欧盟这够有钱的了吧,他们整的风洞,都是你国家搁一个,俺国家搁一个的,要是用起来,这就得挂号排队,吹完这个,想要吹下一个,这不得等到啥时候。

这也是为什么欧盟这块五代机始终搞不起来的原因,你连个气动布局都没整明白,还整啥下一代飞机,就算有,整个都停留在PPT上,实际操作起来,太难了。

高级风洞他们没有。

就题主说的这高超音速风洞,目前世界上就咱,美国,俄罗斯三个国家能搞定,其他国家别想了。

这是按照风速来说最快的一种,因为按照风速可以分为亚音速,跨音速,超音速和高超音速四个类别。

所以题主问的难点在哪里,头一个就是钱的问题,就这超高音速的您没个几亿大洋,想都不用想了,而且这还得搭一大堆配套设施。

在有一个,风洞这玩意,确实是一个洞加一个电风扇,但这里边技术含量那是一点都不低。

您光吹个风,那是这个类别当中最低档的,这里边还有啥低密度风洞,激波风洞,热冲风洞,电弧风洞,氮气风洞等等。

听着这名您就知道,这家伙的价格又高了一筹,而且技术含量又成倍增加。

这东西就算不用,搁那都费钱。没有需求的国家也就不指望自己拥有啥风洞了,毕竟您整一个光会吹风的也不行啊!

所以他们想吹的话,拿出来到有风洞的国家花钱吹吹就完事了,当然最后的数据啥的这就不可避免的要露了,但也只能这样了。

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