日前，印媒《歐亞時報》援引《南華早報》的消息公開“報喜”：中國風洞創下了“破紀錄的速度”，可模擬高達33倍音速的飛行環境，風速可在1.5~11.5km/s的範圍內調節！
最近，《歐亞時報》頻繁爆出中國在科技領域的新進展，而且多項技術都達到了世界領先的水平。比如：我國為H-20開發出等離子裝置，不僅改善了失速性能，還提高了隱身能力。再如：我國成功開發出光學熱尋雷達，可在幾秒內掃描整個天空，還能對300km外的飛機追蹤成像。
而在33倍音速風洞項目中，中國再一次領先世界，澳大利亞科學家設想但未能完成的巔峰挑戰，中國科學家率先完成！
中國風洞技術再創紀錄：速度可達33馬赫
飛行速度是衡量飛行器性能的重要指標，五代機一個準入門檻就是具備超音速巡航能力，例如：J-20的最快速度可達2馬赫，F-22可達2.25馬赫，這要求風洞測試的風速必須觸及或高於超音速。
我國建成的“創紀錄風洞”到底有多強？根據速度劃分，1.3~5馬赫為超音速，5~15馬赫為高超音速，大於15馬赫則為超高音速。據《歐亞時報》消息，我國新建成的風洞可在4~33馬赫範圍內調節，比五代機的航速高出了兩個等級，用於測試高超音速飛機也綽綽有餘。
該風洞不僅是世界上最大的高焓風洞，還是由活塞驅動的膨脹管激波風洞，其性能要優於爆轟驅動、燃燒驅動以及輕氣體驅動。
我們從活塞驅動管道說起，該管道最初由澳大利亞的科學家Raymond Stalker在20世紀60年代提出並設計，因此也叫stalker管。其優點是採用高壓氮氣（而非氫氣）來驅動活塞，成本低廉，容易維護，中美日德等國也都建造過這類活塞激波風洞。
試驗的原理大致可分成三部分介紹。
1，管道分為驅動管和激波管，前者粗，後者細，內部分別充滿驅動氣體和試驗氣體。
2，活塞左側連接高壓氮氣貯室，活塞右側則是氦氣等低壓氣體，當釋放活塞時，左右兩側存在巨大的氣壓差，活塞順勢向低壓氣體方向驅動。
3，活塞可加速到500~600km/h，試驗氣體瞬間達到高壓狀態併產生入射激波。激波通過堅固薄膜並在驅動段二次壓縮，氣體順着激波管噴射到被測飛行器上。
除了規模大，該風洞的性能也是無可挑剔。評估風洞性能的參數有馬赫數範圍、雷諾數範圍、噴管口徑、總溫和總壓等等。從目前公開的數據看，馬赫數範圍顯然達到了世界領先的水平。目前，美國最頂尖的風洞是LENS-X風洞，最快風速為30馬赫；俄羅斯的最強風洞是AT-303，官方稱可達到20馬赫，都不及我國的33馬赫，準確地說，是33.8馬赫。
再看噴管口徑，規格同樣達到了世界第一。此前，世界上直徑最大的活塞激波風洞是澳大利亞的X3風洞，直徑只有40cm，而我國的風洞則為80cm，規格擴大了一倍。在設計上，我國的活塞激波風洞也更先進，地面測試的精度表現更加優秀。
另一方面，破紀錄的噴管尺寸也使風洞活塞的重量達到了840公斤，當其加速到540km/h時，承受的氣體壓力相當於自身重力的1000倍。有人可能會擔心重型活塞的使用壽命問題，但實驗結果表明：完全沒有擔心的必要！
科研人員採用了新材料和新穎的結構設計，活塞通過多次激烈、重複測試都未出現劃痕，表明活塞可重複使用，大大降低了風洞的運行成本。
中國頂級風洞研究：其實早有眉目，目標是研製太空飛行器？
我國是一個風洞研發大國，技術領先不足為奇。在中國氣動研發中心的官網上，研製的超高音速風洞就有10多款，性能強悍。以2米激波風洞FD-14A為例，試驗時間可達14~18毫秒，噴管口徑有1.2m和2m兩種規格，馬赫數範圍為6~24，雷諾數為1.0×10^6~1×10^8/m，具備對超然衝壓發動機的試驗能力。
每當國內的風洞技術獲得突破，總能引起外媒的濃厚興趣。早在2017年11月16日，英國《每日郵報》就發表了相關文章：中國準備在2020年測試時速43200km/h的高超音速飛機，可在14分鐘內飛到美國。
這篇文章提到，“試驗風洞預計在2020年建成”，這顯然不是指JF-12風洞，因為該風洞在2012年就已經建成，其模擬風速可達9馬赫。據推測，可能性更高的風洞應該是姍姍來遲的JF-22，該風洞預計在2022年建成，馬赫數上限大於30，大致符合“14分鐘飛到美國”的設定。
2021年6月8日，《歐亞時報》再次刊文指出：超大型激波風洞、能以30倍音速模擬飛行的JF-22即將投入使用，其能力領先西方約20~30年。
無論是JF-22風洞還是活塞激波風洞，都將使中國風洞的測試風速推到30馬赫的級別。而每一次風洞技術的重大突破都會促進飛行器的升級換代，大量先進的新一代飛行器或將進入快車道。
值得關注的是，30馬赫的速度比較特殊，如果不算飛行器的再入過程，大氣層內飛機的速度很難突破10馬赫。5~10馬赫的速度就已經很誇張，1~2個小時內就足以到達全球任何一個地方！
從應用方向推測，30馬赫的超級風洞很可能不再局限於對超燃衝壓發動機的測試，被測對象大概率會拓展到星際探測飛行器、登月工程的返回艙、航天飛機等太空飛行器上。
自由活塞激波風洞：澳大利亞最早研發，我國為何能領先？
根據測試風速，風洞可分為低速風洞、高速風洞、超高速風洞。其中，超高速風洞又分為低密度風洞、熱衝風洞、脈衝風洞等不同類型。
高超聲速高焓風洞
開篇提到的自由活塞激波風洞，實際上屬於脈衝式風洞的一種。1959年，澳大利亞科學家Stalker建成了歷史上第一座自由活塞激波管，壓縮管（驅動管）直徑為0.073m，長1.61m，激波管直徑0.025m，長1.70m，入射激波達25馬赫，有效試驗時間為0.05ms。
長期以來，澳大利亞在激波風洞領域處於領先地位，1984年建成了T4風洞，測試次數超過10000車次，風速範圍4~10馬赫。1987年，昆士蘭大學建成高性能的X1膨脹管，1995年和2001年分別建成X2、X3膨脹管，但最大馬赫數均不高於15。
相比之下，我國的風洞研發起步雖晚，但成就卻令世界矚目，主流風洞可模擬10~24馬赫的風速，30~33馬赫的風洞也即將投運，西方國家感到震驚不是沒有道理。在“中國風洞奇蹟”的背後，不得不提的功勛人物就是錢學森和郭永懷。
錢學森和郭永懷
1968年，兩位科學家倡議在四川組建氣動中心，很快就得到國家批准，當年2月份即開始籌建。錢學森是提出“高超音速”的第一人，郭永懷在50年代就精準預測了中國發展高超音速飛行器的方向，兩人的眼光可謂世界一流。在建成初期，氣動中心就瞄準了世界風洞的最前沿技術，為提前布局國內的風洞技術贏得了優勢。
經過半個多世紀的發展，氣動研發中心已成為國內規模最大、綜合實力最強的風洞實驗基地，實現了低速、高速、超高速的銜接，風洞試驗、數值計算以及模擬飛行均取得了重大突破。
得益於全面可靠的風洞裝置，很多飛行器、高速列車的氣動實驗得以順利完成，比如：我國的J-10、FC-1梟龍戰機、C919大型客機以及神舟系列飛船，磁懸浮、高速列車等都經過氣動基地的多輪風洞試驗，衛星、航天器的發射費用整體降低了90%。
有了老一輩和新一代科學家的辛勤付出，才有了中國風洞技術的一次又一次奇蹟。在技術上超過美澳等國並不是我們的最終目標，未來的中國走向的是浩瀚宇宙，星辰大海。
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