日前，印媒《欧亚时报》援引《南华早报》的消息公开“报喜”：中国风洞创下了“破纪录的速度”，可模拟高达33倍音速的飞行环境，风速可在1.5~11.5km/s的范围内调节！
最近，《欧亚时报》频繁爆出中国在科技领域的新进展，而且多项技术都达到了世界领先的水平。比如：我国为H-20开发出等离子装置，不仅改善了失速性能，还提高了隐身能力。再如：我国成功开发出光学热寻雷达，可在几秒内扫描整个天空，还能对300km外的飞机追踪成像。
而在33倍音速风洞项目中，中国再一次领先世界，澳大利亚科学家设想但未能完成的巅峰挑战，中国科学家率先完成！
中国风洞技术再创纪录：速度可达33马赫
飞行速度是衡量飞行器性能的重要指标，五代机一个准入门槛就是具备超音速巡航能力，例如：J-20的最快速度可达2马赫，F-22可达2.25马赫，这要求风洞测试的风速必须触及或高于超音速。
我国建成的“创纪录风洞”到底有多强？根据速度划分，1.3~5马赫为超音速，5~15马赫为高超音速，大于15马赫则为超高音速。据《欧亚时报》消息，我国新建成的风洞可在4~33马赫范围内调节，比五代机的航速高出了两个等级，用于测试高超音速飞机也绰绰有余。
该风洞不仅是世界上最大的高焓风洞，还是由活塞驱动的膨胀管激波风洞，其性能要优于爆轰驱动、燃烧驱动以及轻气体驱动。
我们从活塞驱动管道说起，该管道最初由澳大利亚的科学家Raymond Stalker在20世纪60年代提出并设计，因此也叫stalker管。其优点是采用高压氮气（而非氢气）来驱动活塞，成本低廉，容易维护，中美日德等国也都建造过这类活塞激波风洞。
试验的原理大致可分成三部分介绍。
1，管道分为驱动管和激波管，前者粗，后者细，内部分别充满驱动气体和试验气体。
2，活塞左侧连接高压氮气贮室，活塞右侧则是氦气等低压气体，当释放活塞时，左右两侧存在巨大的气压差，活塞顺势向低压气体方向驱动。
3，活塞可加速到500~600km/h，试验气体瞬间达到高压状态并产生入射激波。激波通过坚固薄膜并在驱动段二次压缩，气体顺着激波管喷射到被测飞行器上。
除了规模大，该风洞的性能也是无可挑剔。评估风洞性能的参数有马赫数范围、雷诺数范围、喷管口径、总温和总压等等。从目前公开的数据看，马赫数范围显然达到了世界领先的水平。目前，美国最顶尖的风洞是LENS-X风洞，最快风速为30马赫；俄罗斯的最强风洞是AT-303，官方称可达到20马赫，都不及我国的33马赫，准确地说，是33.8马赫。
再看喷管口径，规格同样达到了世界第一。此前，世界上直径最大的活塞激波风洞是澳大利亚的X3风洞，直径只有40cm，而我国的风洞则为80cm，规格扩大了一倍。在设计上，我国的活塞激波风洞也更先进，地面测试的精度表现更加优秀。
另一方面，破纪录的喷管尺寸也使风洞活塞的重量达到了840公斤，当其加速到540km/h时，承受的气体压力相当于自身重力的1000倍。有人可能会担心重型活塞的使用寿命问题，但实验结果表明：完全没有担心的必要！
科研人员采用了新材料和新颖的结构设计，活塞通过多次激烈、重复测试都未出现划痕，表明活塞可重复使用，大大降低了风洞的运行成本。
中国顶级风洞研究：其实早有眉目，目标是研制太空飞行器？
我国是一个风洞研发大国，技术领先不足为奇。在中国气动研发中心的官网上，研制的超高音速风洞就有10多款，性能强悍。以2米激波风洞FD-14A为例，试验时间可达14~18毫秒，喷管口径有1.2m和2m两种规格，马赫数范围为6~24，雷诺数为1.0×10^6~1×10^8/m，具备对超然冲压发动机的试验能力。
每当国内的风洞技术获得突破，总能引起外媒的浓厚兴趣。早在2017年11月16日，英国《每日邮报》就发表了相关文章：中国准备在2020年测试时速43200km/h的高超音速飞机，可在14分钟内飞到美国。
这篇文章提到，“试验风洞预计在2020年建成”，这显然不是指JF-12风洞，因为该风洞在2012年就已经建成，其模拟风速可达9马赫。据推测，可能性更高的风洞应该是姗姗来迟的JF-22，该风洞预计在2022年建成，马赫数上限大于30，大致符合“14分钟飞到美国”的设定。
2021年6月8日，《欧亚时报》再次刊文指出：超大型激波风洞、能以30倍音速模拟飞行的JF-22即将投入使用，其能力领先西方约20~30年。
无论是JF-22风洞还是活塞激波风洞，都将使中国风洞的测试风速推到30马赫的级别。而每一次风洞技术的重大突破都会促进飞行器的升级换代，大量先进的新一代飞行器或将进入快车道。
值得关注的是，30马赫的速度比较特殊，如果不算飞行器的再入过程，大气层内飞机的速度很难突破10马赫。5~10马赫的速度就已经很夸张，1~2个小时内就足以到达全球任何一个地方！
从应用方向推测，30马赫的超级风洞很可能不再局限于对超燃冲压发动机的测试，被测对象大概率会拓展到星际探测飞行器、登月工程的返回舱、航天飞机等太空飞行器上。
自由活塞激波风洞：澳大利亚最早研发，我国为何能领先？
根据测试风速，风洞可分为低速风洞、高速风洞、超高速风洞。其中，超高速风洞又分为低密度风洞、热冲风洞、脉冲风洞等不同类型。
高超声速高焓风洞
开篇提到的自由活塞激波风洞，实际上属于脉冲式风洞的一种。1959年，澳大利亚科学家Stalker建成了历史上第一座自由活塞激波管，压缩管（驱动管）直径为0.073m，长1.61m，激波管直径0.025m，长1.70m，入射激波达25马赫，有效试验时间为0.05ms。
长期以来，澳大利亚在激波风洞领域处于领先地位，1984年建成了T4风洞，测试次数超过10000车次，风速范围4~10马赫。1987年，昆士兰大学建成高性能的X1膨胀管，1995年和2001年分别建成X2、X3膨胀管，但最大马赫数均不高于15。
相比之下，我国的风洞研发起步虽晚，但成就却令世界瞩目，主流风洞可模拟10~24马赫的风速，30~33马赫的风洞也即将投运，西方国家感到震惊不是没有道理。在“中国风洞奇迹”的背后，不得不提的功勋人物就是钱学森和郭永怀。
钱学森和郭永怀
1968年，两位科学家倡议在四川组建气动中心，很快就得到国家批准，当年2月份即开始筹建。钱学森是提出“高超音速”的第一人，郭永怀在50年代就精准预测了中国发展高超音速飞行器的方向，两人的眼光可谓世界一流。在建成初期，气动中心就瞄准了世界风洞的最前沿技术，为提前布局国内的风洞技术赢得了优势。
经过半个多世纪的发展，气动研发中心已成为国内规模最大、综合实力最强的风洞实验基地，实现了低速、高速、超高速的衔接，风洞试验、数值计算以及模拟飞行均取得了重大突破。
得益于全面可靠的风洞装置，很多飞行器、高速列车的气动实验得以顺利完成，比如：我国的J-10、FC-1枭龙战机、C919大型客机以及神舟系列飞船，磁悬浮、高速列车等都经过气动基地的多轮风洞试验，卫星、航天器的发射费用整体降低了90%。
有了老一辈和新一代科学家的辛勤付出，才有了中国风洞技术的一次又一次奇迹。在技术上超过美澳等国并不是我们的最终目标，未来的中国走向的是浩瀚宇宙，星辰大海。
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