風洞聽起來高深莫測的,但簡單點來說就是一個巨型吹風機。飛機要飛得穩,導彈要打得准,都離不開風洞測試。那麼現在誰家的風洞最牛呢?中國、美國還是英國?
英國起步,全球首個風洞在此誕生
提到風洞,這事兒還得從英國說起。
1871年英國科學家弗朗西斯·赫伯特·溫漢姆搞出來個簡陋的木頭通道,兩頭加個風扇,一吹氣就能測試空氣怎麼繞過物體流動。
雖然它看著像個大號吹風機,卻是全球第一個風洞。
這風洞雖小,卻有麻雀雖小,五臟俱全,溫漢姆用它證明了一個重要發現:機翼越薄,升力越大,阻力越小。
這理論一出,可是讓後來的飛機設計師撿了大便宜。
如果沒有這個祖師爺,如今的飛機怕是還沒法離開地面吧?
後來到了二戰時期,英國的風洞名聲更像了。
說到這兒,咱不得不提噴火戰鬥機,被稱為戰鬥機中的虎式坦克。
1936年英國皇家航空研究所專門用風洞測試了噴火機的翼型,發現橢圓形機翼能讓飛機飛得更快、轉得更靈活。
這設計不僅讓噴火機在不列顛之戰中擊退了德軍,還幫英國牢牢守住了自己的天空。
再看看現代,英國的風洞技術依然沒掉隊。
最有名的得算牛津大學的T6 Stalker風洞了。
它是歐洲的頂流選手,可以模擬6-8馬赫(6-8倍音速)的超音速氣流。
還能模擬高超音速環境,研究飛行器如何在極端條件下穩如泰山。
歐洲空間局的一些火星探測任務,也都借了它的東風。
不過話說回來,英國風洞的應用更多偏向學術研究和小型項目,在規模和工業支持上,確實不如中美兩國那麼腰粗氣壯。
但這並不妨礙它在基礎研究上的地位。
信息來源:UK Space Facilities.《牛津大學超音速小組 T6 Stalker 隧道》
美國發力,風洞成戰略武器
美國的風洞也是個厲害角色。
它對風洞的重視早已超越了技術層面,直接升級成了國家戰略。
上世紀初,美國剛開始琢磨航空技術,就發現風洞不僅是個科研工具,更是可以掌握制空權的利器。
1915年美國成立了國家航空諮詢委員會,也就是後來赫赫有名的NASA的前身。
當時飛機剛剛起步,航空技術還很稚嫩,但美國人眼光毒辣,早早看中了風洞的潛力。
1921年美國建成了第一座風洞——雖然規模不大,卻為後來的航空工業奠定了基礎。
到了二戰時期,風洞的重要性徹底顯現出來。
美國在加州的阿姆斯研究中心建造了一座巨大的風洞,跨度足足有24米,專門為軍用飛機服務。
比如P-51野馬戰鬥機,就是在這裡經過無數次氣動優化才成為空戰中的王者。
冷戰時期,美國對風洞的追求可以說是達到了瘋狂程度。
為了在軍備競賽中壓倒蘇聯,美國大力擴建風洞群,幾乎覆蓋了從亞音速到超音速的所有測試需求。
比如那架大名鼎鼎的X-1實驗機,就是通過風洞優化後成為全球第一個突破音障的飛行器。
風洞的用處也遠不止在地球。
1960年代的阿波羅計劃中,風洞測試幫助優化了宇宙飛船的外形設計。
想想那些返回艙在高速再入大氣層時的場景,氣流裹挾著高溫,風洞卻早已將這些情況模擬得一清二楚,確保了宇航員的安全。
進入21世紀,高超音速技術成了新一輪競爭的焦點。
誰能在這塊領域領先,誰就能擁有軍事優勢。
美國自然不會錯過這塊蛋糕,它的LENS系列風洞正是這個領域的王牌。
美國現役的最強風洞就是LENS XX膨脹風洞,設計目標是模擬高達30馬赫。
不過實際運行中,LENS XX膨脹風洞的馬赫數範圍主要在14至22之間。
信息來源:豆瓣閱讀.《美國LENS激波風洞模擬能力分析》
中國崛起,風洞實現彎道超車
最後來說說咱們國家的風洞。
上世紀50年代,新中國剛成立,一切百廢待興。
那個時候,風洞這種高精尖的玩意兒,對咱們來說是天方夜譚。
1955年錢學森先生從美國回國,帶回了超音速風洞研發經驗。
後來第一座風洞勉強建起來了,雖然技術水平跟需求差得遠,硬體條件也是勉強可以用而已。
到了70年代形勢變了。
美國和蘇聯的風洞技術已經被廣泛應用到戰鬥機和導彈的研發中,而咱們國家卻面臨著技術封鎖。
這個時候擺脫技術依賴成了當務之急。
幾經艱辛終於建成了一批基礎風洞,雖然設施十分簡陋,卻是後來的航空工業發展的堅實底子。
真正的轉折點是改革開放以後。
隨著經濟發展和技術引進,咱們終於有底氣大規模建設風洞了。
上世紀90年代,北京航空航天大學和中國科學院建成了幾座水平相當不錯的風洞,像殲-10這樣的明星戰機,就是靠風洞實驗一點點優化出來的。
這時候咱們的風洞事業,終於算是站穩腳跟了。
21世紀可以說是咱們風洞技術的黃金時代。
特別是高超音速領域,這可是未來的制勝法寶。
速度一旦超過5馬赫,空氣就不是風,而像刀子一樣割過飛行器表面。
要在這種環境下飛得快、飛得准,沒有強大的風洞支持根本沒戲。
為了迎接這個挑戰,咱們先是建成了JF-12風洞,可以模擬5到9馬赫的環境。
這一成績在當時已經讓全球側目。
可咱們的目標不止於此。
很快JF-22超高速激波風洞橫空出世,直接把標準拉到了30馬赫。
這可是全球現役最強風洞,標誌著咱們在這一領域實現了彎道超車。
最重要的是,這套系統從設計到建造,全是咱們自己搞定的,徹底擺脫了對國外設備的依賴。
信息來源:新浪新聞.《30倍音速!中國官宣「它是全球最強」》