“大型風(fēng)洞研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究”?？喗?/h1>
2022-11-12 05:16:52王鐵進(jìn)朱孝業(yè)
實(shí)驗(yàn)流體力學(xué) 2022年1期
王鐵進(jìn)，朱孝業(yè)
中國航天空氣動力技術(shù)研究院 北京 100074
大型風(fēng)洞是研究和發(fā)展航空航天領(lǐng)域先進(jìn)飛行器和交通運(yùn)輸領(lǐng)域高速車輛的關(guān)鍵試驗(yàn)設(shè)備，代表了一個國家的整體裝備能力。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力持續(xù)快速增強(qiáng)，裝備制造能力不斷提升，被譽(yù)為“先進(jìn)飛行器搖籃”的大型風(fēng)洞得到了飛速發(fā)展。我國相繼建成了一批躋身于國際同類先進(jìn)設(shè)備行列的大型風(fēng)洞，成為我國航空航天飛行器和交通運(yùn)輸高速車輛研制的主力設(shè)備，這樣相關(guān)的研究工作就擁有了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)，不會再因大型風(fēng)洞設(shè)備的缺乏而受到忽視與排擠。
這些大型風(fēng)洞的成功研制和應(yīng)用，彰顯著鮮明的中國特色和創(chuàng)新精神，具體表現(xiàn)在以下三個方面：
首先，這一批先進(jìn)的大型風(fēng)洞設(shè)備滿足了我國大型先進(jìn)飛行器和交通運(yùn)輸高速車輛研制對大型氣動力、氣動熱風(fēng)洞的迫切需要，補(bǔ)齊了我國主力氣動力、氣動熱風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備的短板，拉平了我國大型風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備與國際同類設(shè)備在尺寸、性能上的差距。過去，由于缺乏大型風(fēng)洞設(shè)備，我國大型先進(jìn)飛行器的許多氣動力、氣動熱試驗(yàn)需要到其他發(fā)達(dá)國家的大型風(fēng)洞中進(jìn)行。風(fēng)洞試驗(yàn)時，我國科研人員只能在風(fēng)洞試驗(yàn)室外等待試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，不能參與試驗(yàn)過程。這是一件既費(fèi)錢又費(fèi)時間，且不利于技術(shù)積累和保密的事情。這一批大型風(fēng)洞設(shè)備種類齊全，涵蓋馬赫數(shù)范圍廣，基本包含了從低聲速、亞跨超聲速、高超聲速到超高聲速范圍的風(fēng)洞。其中，低聲速和亞跨超聲速風(fēng)洞主要解決氣動力問題，高超聲速和超高聲速風(fēng)洞主要解決氣動力、氣動熱問題。目前，國際上的大型低聲速主力風(fēng)洞為6 m×8 m試驗(yàn)段截面的連續(xù)運(yùn)行多用途回流風(fēng)洞，我國建成了兩座該類型風(fēng)洞；大型常規(guī)高超聲速主力風(fēng)洞的噴管出口尺寸為1 m量級，我國有三座該量級的風(fēng)洞，主要解決高超聲速飛行器的氣動力問題；大型超高聲速風(fēng)洞可同時研究高超聲速飛行器的氣動力和氣動熱問題，其主力風(fēng)洞的噴管出口尺寸為2 m量級，我國有兩座該量級的風(fēng)洞，其中一座超高聲速風(fēng)洞的總體方案是我國科研人員在多年研究的基礎(chǔ)上提出的全新方案，我國依此方案建成了世界上獨(dú)有的2 m量級爆轟驅(qū)動的高能激波風(fēng)洞。
其次，這些大型風(fēng)洞設(shè)備均為我國自行設(shè)計(jì)建造、自行運(yùn)行和維護(hù)，其流場品質(zhì)達(dá)到優(yōu)良水平。為了實(shí)現(xiàn)大型風(fēng)洞完全自主的目標(biāo)，我國幾代科研人員對大型風(fēng)洞設(shè)備的總體方案和關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)建造技術(shù)，進(jìn)行了長時間持續(xù)的攻關(guān)研究，突破了風(fēng)洞的設(shè)計(jì)瓶頸、關(guān)鍵技術(shù)和國外封鎖，形成了具有中國特色的大型風(fēng)洞設(shè)備群，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的彎道超車；其突出成果有連續(xù)式亞跨超聲速風(fēng)洞的關(guān)鍵技術(shù)—大功率、大流量多級軸流壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)建造技術(shù)—的實(shí)現(xiàn)，這為我國2 m量級甚至更高量級的連續(xù)亞跨超聲速風(fēng)洞提供了中國自己的“心臟”。同時，我國科研人員與時俱進(jìn)，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)和人工智能技術(shù)，在大型風(fēng)洞設(shè)計(jì)之初就采用先進(jìn)的一體化思想，使設(shè)備的自動化水平跨入了國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了外觀整潔、運(yùn)行自動化、數(shù)據(jù)采集和處理實(shí)時化、試驗(yàn)結(jié)果數(shù)字化及圖形化等功能。
最后，通過這些大型風(fēng)洞的成功研制和運(yùn)行，以及在這些設(shè)備上進(jìn)行的大量先進(jìn)飛行器型號的試驗(yàn)研究，我國培養(yǎng)了一大批各類風(fēng)洞的研發(fā)、設(shè)計(jì)建造和運(yùn)維人才。他們膽識俱佳、敢于創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，針對不同的風(fēng)洞技術(shù)特點(diǎn)，組成了學(xué)科完整的各具特色的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，是我國大型風(fēng)洞設(shè)備技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新的儲備人才，使我國大型風(fēng)洞技術(shù)傳承有序、后繼有人。
在大型風(fēng)洞設(shè)備的研制過程中，產(chǎn)生了豐碩的研究成果，大量寶貴的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)需要總結(jié)和交流，這是廣大參研人員和關(guān)心大型風(fēng)洞技術(shù)發(fā)展的科技人員的愿望?！秾?shí)驗(yàn)流體力學(xué)》期刊長期關(guān)注大型風(fēng)洞設(shè)備的建設(shè)發(fā)展，了解廣大科技人員的心聲，義不容辭地?fù)?dān)負(fù)起搭建交流平臺的責(zé)任，通過出版“大型風(fēng)洞研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究”?？?，滿足了科技人員總結(jié)和交流的心愿。
編輯部非常重視此次?？墓ぷ鳎瑥V泛邀請專家撰稿、組織審稿；領(lǐng)域內(nèi)專家在百忙之中，細(xì)致謀篇，精益求精，為?？霭娓冻鲂羷?。在此，對各位專家及團(tuán)隊(duì)的精彩研究以及審稿專家的嚴(yán)謹(jǐn)把關(guān)表示誠摯的謝意！
本次“大型風(fēng)洞研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究”?？瘉砀遨x躍，收稿豐富。由于篇幅有限，先行推出其中12篇文章，后續(xù)還會陸續(xù)推出大型風(fēng)洞相關(guān)主題的專欄文章。希望本專刊及后續(xù)文章能夠在大型風(fēng)洞技術(shù)總結(jié)和交流中起到拋磚引玉的作用。
王鐵進(jìn)，朱孝業(yè)
中國航天空氣動力技術(shù)研究院 北京 100074
大型風(fēng)洞是研究和發(fā)展航空航天領(lǐng)域先進(jìn)飛行器和交通運(yùn)輸領(lǐng)域高速車輛的關(guān)鍵試驗(yàn)設(shè)備，代表了一個國家的整體裝備能力。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力持續(xù)快速增強(qiáng)，裝備制造能力不斷提升，被譽(yù)為“先進(jìn)飛行器搖籃”的大型風(fēng)洞得到了飛速發(fā)展。我國相繼建成了一批躋身于國際同類先進(jìn)設(shè)備行列的大型風(fēng)洞，成為我國航空航天飛行器和交通運(yùn)輸高速車輛研制的主力設(shè)備，這樣相關(guān)的研究工作就擁有了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)，不會再因大型風(fēng)洞設(shè)備的缺乏而受到忽視與排擠。
這些大型風(fēng)洞的成功研制和應(yīng)用，彰顯著鮮明的中國特色和創(chuàng)新精神，具體表現(xiàn)在以下三個方面：
首先，這一批先進(jìn)的大型風(fēng)洞設(shè)備滿足了我國大型先進(jìn)飛行器和交通運(yùn)輸高速車輛研制對大型氣動力、氣動熱風(fēng)洞的迫切需要，補(bǔ)齊了我國主力氣動力、氣動熱風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備的短板，拉平了我國大型風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備與國際同類設(shè)備在尺寸、性能上的差距。過去，由于缺乏大型風(fēng)洞設(shè)備，我國大型先進(jìn)飛行器的許多氣動力、氣動熱試驗(yàn)需要到其他發(fā)達(dá)國家的大型風(fēng)洞中進(jìn)行。風(fēng)洞試驗(yàn)時，我國科研人員只能在風(fēng)洞試驗(yàn)室外等待試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，不能參與試驗(yàn)過程。這是一件既費(fèi)錢又費(fèi)時間，且不利于技術(shù)積累和保密的事情。這一批大型風(fēng)洞設(shè)備種類齊全，涵蓋馬赫數(shù)范圍廣，基本包含了從低聲速、亞跨超聲速、高超聲速到超高聲速范圍的風(fēng)洞。其中，低聲速和亞跨超聲速風(fēng)洞主要解決氣動力問題，高超聲速和超高聲速風(fēng)洞主要解決氣動力、氣動熱問題。目前，國際上的大型低聲速主力風(fēng)洞為6 m×8 m試驗(yàn)段截面的連續(xù)運(yùn)行多用途回流風(fēng)洞，我國建成了兩座該類型風(fēng)洞；大型常規(guī)高超聲速主力風(fēng)洞的噴管出口尺寸為1 m量級，我國有三座該量級的風(fēng)洞，主要解決高超聲速飛行器的氣動力問題；大型超高聲速風(fēng)洞可同時研究高超聲速飛行器的氣動力和氣動熱問題，其主力風(fēng)洞的噴管出口尺寸為2 m量級，我國有兩座該量級的風(fēng)洞，其中一座超高聲速風(fēng)洞的總體方案是我國科研人員在多年研究的基礎(chǔ)上提出的全新方案，我國依此方案建成了世界上獨(dú)有的2 m量級爆轟驅(qū)動的高能激波風(fēng)洞。
其次，這些大型風(fēng)洞設(shè)備均為我國自行設(shè)計(jì)建造、自行運(yùn)行和維護(hù)，其流場品質(zhì)達(dá)到優(yōu)良水平。為了實(shí)現(xiàn)大型風(fēng)洞完全自主的目標(biāo)，我國幾代科研人員對大型風(fēng)洞設(shè)備的總體方案和關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)建造技術(shù)，進(jìn)行了長時間持續(xù)的攻關(guān)研究，突破了風(fēng)洞的設(shè)計(jì)瓶頸、關(guān)鍵技術(shù)和國外封鎖，形成了具有中國特色的大型風(fēng)洞設(shè)備群，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的彎道超車；其突出成果有連續(xù)式亞跨超聲速風(fēng)洞的關(guān)鍵技術(shù)—大功率、大流量多級軸流壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)建造技術(shù)—的實(shí)現(xiàn)，這為我國2 m量級甚至更高量級的連續(xù)亞跨超聲速風(fēng)洞提供了中國自己的“心臟”。同時，我國科研人員與時俱進(jìn)，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)和人工智能技術(shù)，在大型風(fēng)洞設(shè)計(jì)之初就采用先進(jìn)的一體化思想，使設(shè)備的自動化水平跨入了國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了外觀整潔、運(yùn)行自動化、數(shù)據(jù)采集和處理實(shí)時化、試驗(yàn)結(jié)果數(shù)字化及圖形化等功能。
最后，通過這些大型風(fēng)洞的成功研制和運(yùn)行，以及在這些設(shè)備上進(jìn)行的大量先進(jìn)飛行器型號的試驗(yàn)研究，我國培養(yǎng)了一大批各類風(fēng)洞的研發(fā)、設(shè)計(jì)建造和運(yùn)維人才。他們膽識俱佳、敢于創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，針對不同的風(fēng)洞技術(shù)特點(diǎn)，組成了學(xué)科完整的各具特色的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，是我國大型風(fēng)洞設(shè)備技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新的儲備人才，使我國大型風(fēng)洞技術(shù)傳承有序、后繼有人。
在大型風(fēng)洞設(shè)備的研制過程中，產(chǎn)生了豐碩的研究成果，大量寶貴的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)需要總結(jié)和交流，這是廣大參研人員和關(guān)心大型風(fēng)洞技術(shù)發(fā)展的科技人員的愿望?！秾?shí)驗(yàn)流體力學(xué)》期刊長期關(guān)注大型風(fēng)洞設(shè)備的建設(shè)發(fā)展，了解廣大科技人員的心聲，義不容辭地?fù)?dān)負(fù)起搭建交流平臺的責(zé)任，通過出版“大型風(fēng)洞研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究”?？?，滿足了科技人員總結(jié)和交流的心愿。
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本次“大型風(fēng)洞研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究”?？瘉砀遨x躍，收稿豐富。由于篇幅有限，先行推出其中12篇文章，后續(xù)還會陸續(xù)推出大型風(fēng)洞相關(guān)主題的專欄文章。希望本專刊及后續(xù)文章能夠在大型風(fēng)洞技術(shù)總結(jié)和交流中起到拋磚引玉的作用。
