中美英风洞之争:英国8马赫,美国22马赫,中国是多少

2024年11月26日18:43:04 科学 1289

风洞听起来高深莫测的,但简单点来说就是一个巨型吹风机。飞机要飞得稳,导弹要打得准,都离不开风洞测试。那么现在谁家的风洞最牛呢?中国、美国还是英国

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英国起步,全球首个风洞在此诞生

提到风洞,这事儿还得从英国说起。

1871年英国科学家弗朗西斯·赫伯特·温汉姆搞出来个简陋的木头通道,两头加个风扇,一吹气就能测试空气怎么绕过物体流动。

虽然它看着像个大号吹风机,却是全球第一个风洞

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这风洞虽小,却有麻雀虽小,五脏俱全,温汉姆用它证明了一个重要发现:机翼越薄,升力越大,阻力越小

这理论一出,可是让后来的飞机设计师捡了大便宜。

如果没有这个祖师爷,如今的飞机怕是还没法离开地面吧?

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后来到了二战时期,英国的风洞名声更像了。

说到这儿,咱不得不提喷火战斗机被称为战斗机中的虎式坦克

1936年英国皇家航空研究所专门用风洞测试了喷火机的翼型,发现椭圆形机翼能让飞机飞得更快、转得更灵活。

这设计不仅让喷火机在不列颠之战中击退了德军,还帮英国牢牢守住了自己的天空。

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再看看现代,英国的风洞技术依然没掉队。

最有名的得算牛津大学T6 Stalker风洞了。

它是欧洲的顶流选手,可以模拟6-8马赫(6-8倍音速)的超音速气流。

还能模拟高超音速环境,研究飞行器如何在极端条件下稳如泰山。

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欧洲空间局的一些火星探测任务,也都借了它的东风。

不过话说回来,英国风洞的应用更多偏向学术研究和小型项目,在规模和工业支持上,确实不如中美两国那么腰粗气壮。

但这并不妨碍它在基础研究上的地位。

信息来源:UK Space Facilities.《牛津大学超音速小组 T6 Stalker 隧道》

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美国发力,风洞成战略武器

美国的风洞也是个厉害角色

它对风洞的重视早已超越了技术层面,直接升级成了国家战略

上世纪初,美国刚开始琢磨航空技术,就发现风洞不仅是个科研工具,更是可以掌握制空权的利器

1915年美国成立了国家航空咨询委员会,也就是后来赫赫有名的NASA的前身

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当时飞机刚刚起步,航空技术还很稚嫩,但美国人眼光毒辣,早早看中了风洞的潜力。

1921年美国建成了第一座风洞——虽然规模不大,却为后来的航空工业奠定了基础。

到了二战时期,风洞的重要性彻底显现出来。

美国在加州的阿姆斯研究中心建造了一座巨大的风洞,跨度足足有24米,专门为军用飞机服务

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比如P-51野马战斗机,就是在这里经过无数次气动优化才成为空战中的王者。

冷战时期,美国对风洞的追求可以说是达到了疯狂程度。

为了在军备竞赛中压倒苏联,美国大力扩建风洞群,几乎覆盖了从亚音速到超音速的所有测试需求。

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比如那架大名鼎鼎的X-1实验机,就是通过风洞优化后成为全球第一个突破音障的飞行器

风洞的用处也远不止在地球

1960年代的阿波罗计划中,风洞测试帮助优化了宇宙飞船的外形设计。

想想那些返回舱在高速再入大气层时的场景,气流裹挟着高温,风洞却早已将这些情况模拟得一清二楚,确保了宇航员的安全。

进入21世纪,高超音速技术成了新一轮竞争的焦点。

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谁能在这块领域领先,谁就能拥有军事优势。

美国自然不会错过这块蛋糕,它的LENS系列风洞正是这个领域的王牌。

美国现役的最强风洞就是LENS XX膨胀风洞,设计目标是模拟高达30马赫

不过实际运行中,LENS XX膨胀风洞的马赫数范围主要在14至22之间

信息来源:豆瓣阅读.《美国LENS激波风洞模拟能力分析》

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中国崛起,风洞实现弯道超车

最后来说说咱们国家的风洞。

上世纪50年代,新中国刚成立,一切百废待兴。

那个时候,风洞这种高精尖的玩意儿,对咱们来说是天方夜谭。

1955年钱学森先生从美国回国,带回了超音速风洞研发经验

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后来第一座风洞勉强建起来了,虽然技术水平跟需求差得远,硬件条件也是勉强可以用而已。

到了70年代形势变了。

美国和苏联的风洞技术已经被广泛应用到战斗机和导弹的研发中,而咱们国家却面临着技术封锁

这个时候摆脱技术依赖成了当务之急。

几经艰辛终于建成了一批基础风洞,虽然设施十分简陋,却是后来的航空工业发展的坚实底子。

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真正的转折点是改革开放以后。

随着经济发展和技术引进,咱们终于有底气大规模建设风洞了。

上世纪90年代北京航空航天大学中国科学院建成了几座水平相当不错的风洞,像歼-10这样的明星战机,就是靠风洞实验一点点优化出来的。

这时候咱们的风洞事业,终于算是站稳脚跟了。

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21世纪可以说是咱们风洞技术的黄金时代。

特别是高超音速领域,这可是未来的制胜法宝。

速度一旦超过5马赫,空气就不是风,而像刀子一样割过飞行器表面。

要在这种环境下飞得快、飞得准,没有强大的风洞支持根本没戏。

为了迎接这个挑战,咱们先是建成了JF-12风洞,可以模拟5到9马赫的环境。

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这一成绩在当时已经让全球侧目。

可咱们的目标不止于此。

很快JF-22超高速激波风洞横空出世,直接把标准拉到了30马赫

这可是全球现役最强风洞,标志着咱们在这一领域实现了弯道超车。

最重要的是,这套系统从设计到建造,全是咱们自己搞定的,彻底摆脱了对国外设备的依赖。

信息来源:新浪新闻.《30倍音速!中国官宣“它是全球最强”》

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