在中美博弈不斷升溫的這些年,美國智庫和軍方對中國某些前沿領域的關注度遠遠超過外界想象。有別于常常見諸報端的芯片、稀土話題,一項在普通人眼里頗為陌生的地面實驗裝置,才是讓部分美國專家真正睡不著覺的東西。這就是被業界稱作"新一代飛行器搖籃"的高超聲速風洞。中國不但把這項技術做到了世界前列,接下來還準備繼續往前推。
![]()
2023年5月30日,國家自然科學基金委員會在中國科學院力學研究所懷柔園區,組織召開了國家重大科研儀器研制項目"爆轟驅動超高速高焓激波風洞"的結題驗收會議。這個拗口的名字,業內更習慣用它的代號來稱呼,JF-22。
它的性能指標一經披露,便在國際航空航天圈引起不小的震動。JF-22全長167米,噴管出口直徑2.5米,實驗艙直徑4米,實驗氣流速度范圍3至10千米每秒,可以復現40到90千米高空、最高每秒10千米的飛行條件,相當于約30倍聲速。若把這個速度換算成日常概念,理論上從中國東部飛抵北美西海岸只需十幾分鐘。
![]()
美方專家對此的反應可以說是五味雜陳。JF-22似乎是首個能夠模擬馬赫30環境的風洞,把美國目前最先進的LENS II遠遠拋在了后面,后者最高只能達到馬赫7;同時,JF-22平均運行時間可達130毫秒,而LENS II大約只有30毫秒。作為參照,美國國家航空航天局蘭利研究中心的馬赫10風洞,其試驗段直徑僅接近0.8米。規模差、速度差、時長差,任何一項擺出來都是硬指標。
也有美國學者試圖冷靜看待。美國得克薩斯大學圣安東尼奧分校空氣動力學副教授克里斯·庫姆斯就對相關媒體表示,全球范圍內已有多座運行數十年的設施能夠達到馬赫20以上的速度;他還認為馬赫30這樣的速度通常只在飛行器從月球或火星返回時才會遇到,同時他對爆轟驅動激波管改變空氣化學成分、影響氣動數據代表性的問題也提出了質疑。
![]()
即便如此,警覺聲在美國官方層面并沒有減弱。美國國防情報局科技首席科學家保羅·弗賴斯特勒2023年3月在國會聽證會上表示,中國和俄羅斯都進行了大量成功的高超聲速武器試驗并可能已經列裝了作戰系統,而中國在配套基礎設施與系統數量上都領先于俄羅斯;他還指出,過去二十年間中國通過密集且集中的投資、研發、測試與部署,把常規和核武化的高超聲速導彈技術推進到了新的高度。
![]()
外界看到的是一臺超大號的鋼鐵裝置,圈內人看到的是背后二十多年不間斷的攻關。
風洞的核心在于把飛行器"請進"地面實驗室,通過高速氣流模擬真實飛行環境,從而拿到最關鍵的氣動數據。全球主流風洞多數依賴機械壓縮機產生高速氣流。JF-22與其他國家的同類設施截然不同,它采用化學爆轟的方式產生高超聲速條件,燃料燃燒速率大約比普通煤氣灶快一億倍,從而生成與飛行器高空高速飛行時相似的激波。這條另辟蹊徑的技術路線,正是中國團隊獨有的選擇。
![]()
在此之前,中國已經在這一方向拿出過一件叫得響的作品。早在2012年,中國就研制成功了JF-12復現風洞,總長265米,是當時國際上規模最大、整體性能最先進的激波風洞。姜宗林介紹,JF-12復現風洞和JF-22超高速風洞可分別實現每秒1.5至3千米以及每秒3至10千米的實驗條件,共同構成覆蓋馬赫數5至25、飛行高度25至90千米的氣動實驗平臺。這兩座設施讓中國成為高超聲速領域唯一具備覆蓋全部"飛行走廊"實驗能力的國家。
![]()
一次成功驗收的背后,是一整個體系的建成。2018年全國力學大會上,中國科學院院士楊衛透露,正在建設中的JF-22超高速風洞將為更高速的飛行奠定實驗基礎;在國家重大科研儀器研制項目的支持下,激波風洞團隊于2021年底完成安裝并進入性能調試階段,2022年4月15日JF-22完成首次運行實驗。從提出概念、通過論證、動工建造,到調試驗收,幾乎每一個環節都不能出差錯。
對研發團隊而言,驗收只是新的起點。JF-22建成的最終意義,并不僅僅是一堆刷新紀錄的參數。
![]()
中科院力學所在相關表態中指出,JF-22超高速風洞與此前的JF-12復現風洞組合起來,已成為唯一能夠覆蓋臨近空間飛行器全部飛行區間的地面實驗平臺。姜宗林曾指出,高超聲速飛行器能夠在馬赫5到10的速度下抵達全球任何地點,只需一到兩個小時,而空天飛機的應用則有望把衛星和航天器的發射成本壓低約90%。這句話包含的信息,既有軍事層面的震懾,也有商業航天的想象空間。
中國科學院力學研究所研究員、懷柔激波風洞現場負責人韓桂來透露,團隊正在研究兩級或者多級入軌飛行器的分離方案;有別于傳統火箭垂直起飛的模式,新的飛行器可以水平起降,在大約30至40千米的高度釋放二級,繼續向上飛行,形成接力模式。這一方向如果做通,將直接改變現有航天發射的經濟學邏輯。
![]()
回到那句流傳頗廣的評價:中國本身并不可怕,可怕的是中國的耐心。風洞不是能一夜之間造出來的東西,也不是能靠采購解決的東西。它需要一個國家在基礎力學、材料工程、精密制造、控制系統等多個方向上,長期不間斷投入。JF-12和JF-22之所以讓美方專家坐不住,本質上是因為它們背后所代表的那種"二十年磨一劍"的做事方式,正在把中國航空航天的地基一層層夯實。也正因如此,"領先世界還將再突破"這句話,并非一句空洞的口號,而是有清晰技術路徑與官方研究項目在背后支撐的判斷。
![]()
參考資料
中國科學院力學研究所:《爆轟驅動超高速高焓激波風洞通過國家自然科學基金委驗收》,2023年6月發布。
姜宗林等:《JF-22超高速風洞理論基礎與關鍵技術》,《航空學報》2025年第46卷第5期,531130。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.