導語
一台能夠吹出跨聲速甚至超過三十馬赫的風，對應的馬赫數是遠離我們所熟知的聲速，這樣的風洞顯然是高超音速風洞，也是目前我們所熟知的風洞中尺度最大的一台，可以吹出範圍最廣、能夠實際模擬空氣動力環境的風洞。
然而，剛剛建成的這台風洞並不是出現在國外，而是落地在中國。
這台風洞被命名為JF-22高超音速風洞，已經開工建設多年，如今建成之後，JF-22高超音速風洞將成為世界上尺度最大、技術最先進的高超音速風洞。
中國在風洞領域的「戰略部署」最終落地，JF-22高超音速風洞的建成意味著中國躋身世界領先。
鐘擺和精密鐘擺、炮和大炮的關系，高超音速風洞與超高超音速風洞的關系。
因為高超音速風洞的超聲速氣動環境真實模擬程度較高，往往被用於再入飛行器、導彈等大氣層控制技術方面的研究。
那麽超高超聲速風洞呢?
它到底能模擬出什麽樣的飛行器氣動環境?
又有哪些領域的研究能夠使用它的數據?
風洞技術的發展。
風洞技術是一種靠模擬大氣流動狀態，來測試飛行器、發動機等航空航天器材空氣動力特性的技術。
風洞內產生氣流，再用飛行器、發動機等物模擬飛行，在模擬大氣流動的同時，不斷測試物體在不同馬赫數、攻角下的空氣動力效能，對物體的氣動特性進行研究。
要讓風洞模擬真實飛行器的氣動環境，就需要在風洞內產生與飛行高度、速度、大氣壓力相對應的稀薄高速氣流，完成這項任務的風洞就是超聲速風洞。
20 世紀 40 年代以前，飛行器的設計很大一部份是根據試飛經驗積累而來的，飛行器造型、翼型等很多設計方案都沒有被理論充分測試過，這導致飛行器的空氣動力效能不僅不可靠，而且在使用過程中會突然改變，造成試飛員和飛行器損壞甚至墜毀。
因此，研究人員迫切需要一種能夠在地面實驗環境中準確測試出飛行器空氣動力效能的測試手段，風洞技術被用於解決這一難題。
第一個風洞是 1871 年由德國物理學家尤利烏斯維因在一根鋼管中實作的模擬飛機機翼周圍的氣流速度剖面，將力學實驗條件從空氣當中轉移到管子內的水流中，這極大提高了試驗的可靠性。
自從德國物理學家普朗特在 1871 年建成第一台機械風洞以來，風洞技術不斷發展。
隨著飛機在 20 世紀後期從超聲速發展到高超聲速，更高的速度帶來更加復雜的空氣動力問題，為了解決這個問題， 20 世紀 60 年代，美國研制出世界上第一台高超聲速激波風洞。
在激波風洞內，風洞內的氣流速度可以超過 5 馬赫，激波和地面之間產生的邊界層壓縮，模擬超音速飛行器進入大氣層時的激波環境，從而進行激波和邊界層間的空氣動力特性研究，這對高超聲速飛行器的設計和測試都有著重要意義。
然而，激波風洞內的氣流並不是真實環境，不適合模擬飛行器進入太空，大氣層以外的太空環境，因此科研人員不滿足於激波風洞的局限。
為了滿足超高超音速飛行器設計和測試的需求，相繼研制出脈沖爆轟驅動風洞和空膛風洞，這兩種風洞可以產生超高超聲速甚至超超超聲速的氣流，用於模擬大氣層以外的太空環境。
空膛風洞利用氮氣等惰性氣體和活性氣體的化學反應產生可達 8 馬赫的氣流，而脈沖爆轟驅動風洞更利用燃燒過程中的高溫高壓來產生氣流，氣流速度最高可達 20 馬赫。
激波風洞。
可以產生 30 馬赫的氣流的風洞構建在這兩種風洞的基礎上，中國科研人員研制出一種新型的高超聲速風洞，這種風洞采用液氫-液氧作為燃燒燃料，利用燃燒氫氧產生的高溫高壓氣體驅動活塞直接產生超高超聲速的氣流。
液氫-液氧作為推進火箭的常用燃料，早已成熟套用於航天發射。
將其引入風洞，構建一種新型的活塞脈沖氣體發動機，用於驅動風洞。
這種風洞采用液氫-液氧作為燃料，因此被稱為液氫-液氧爆轟驅動風洞。
在液氫-液氧爆轟驅動風洞內，液氫和液氧在活塞下共燃爆炸，會產生大量的高溫氣體，高溫氣體的體積遠大於液氫和液氧，因此會向外膨脹，產生氣流驅動活塞向前行進。
為了產生高速氣流，膨脹氣流會穿過噴口，所以在碰撞噴口時會產生超音速的氣流，這樣就產生了模擬激波的氣流。
液氫-液氧爆轟驅動風洞作為一種新型的氣體動力風洞，與傳統燃燒氣體動力風洞相比，具有不少優點。
傳統風洞中，高溫高壓燃燒氣體需要透過膛管和噴嘴引入風洞中，這個過程中會產生多次臨界過壓事故，給試驗和安全帶來了很大風險。
而液氫-液氧爆轟驅動風洞的活塞是完全封閉的，沒有這個問題的發生。
另外，液氫和液氧燃燒產生熱量較少，因此風洞需要的制冷器材較少，也減少了成本。
自可能產出 30 馬赫的風。
這種風洞被命名為 JF-22 高超音速風洞。
JF-22 高超音速風洞的建成將進一步推動中國尖端科技的發展，同時也為未來中國在空間探索領域的研究提供了更加真實的數據，帶來更多科研成果。
在跨馬赫數方面，JF-22 高超音速風洞能夠跨過 30 馬赫的大關，這將在某種程度上成為中國空間，尤其是超高超聲速領域的壓倒性優勢。
氫氧爆轟驅動風洞的意義。
爆炸驅動風洞其實是一種很早就有的構想，在 20 世紀 50 年代，蘇聯物理學家 Keldysh 提出了這種想法，他認為爆炸燃燒產生的高溫高壓氣體可以產生超高超聲速氣流，被用於模擬大氣層以外的飛行器氣動環境。
基於這個構想，蘇聯研制出了第一台爆炸驅動風洞，但其驅動效率並不高，主要是因為蘇聯當時認為石油是取之不盡用之不竭的能源來源，所以並沒有在爆炸驅動風洞上投入資金。
石油資源的枯竭使得蘇聯爆炸驅動風洞研究中斷，其爆炸驅動風洞的技術遺失於世。
爆炸驅動風洞前進進行研究，他們在 20 世紀 60 年代提出了自由活塞脈沖燃氣發動機研究思路，研制出了一系列動力彈道實驗的器材，包括自由活塞脈沖驅動氣槍。
自由活塞脈沖氣槍是基於爆熱氣體膨脹原理設計的，其活塞的作用是驅動高速氣流，而不是阻擋爆熱氣體。
自由活塞脈沖氣槍將爆熱氣體膨脹的熱能轉化為機械能非常高效，其功效遠超蘇聯爆炸驅動風洞。
在克服初始活塞速度的不均勻性和燃氣液體的擊穿等困難之後，中國研制出了液氫-液氧自由活塞脈沖氣槍和高超聲速研究用活塞脈沖風洞，
其驅動效率大大提高，為建設世界一流的爆炸驅動風洞做出了重大貢獻。
液氫-液氧自由活塞脈沖風洞的出現標誌著中國建設爆炸驅動風洞邁出了重要的一步。
在此技術基礎上，中國研制的 JF-22 高超音速風洞可以跨過 30 馬赫，這意味著中國風洞技術已經達到世界領先水平，也邁入了爆炸驅動風洞領域。
這對於中國太空探索，以及導彈武器裝備最佳化都有著直接的推動作用，這也正是中國科研人員不懈努力的最好見證，同時也為中國科研人員繼續向前努力打下了堅實基礎。
JF-22 高超音速風洞的出現也將會讓更多氫氧爆轟風洞出現，建立更多風洞研究的基礎。
未來航空航天方面的研究和發展都將在風洞的檢測以及實驗中得到驗證，而爆炸驅動風洞的研究，也將成為未來科學技術的重要方向。
未來航天器、更先進的導彈、氫氧爆轟發動機，等方面也將有著重要的影響，這也標誌著中國航天領域邁出了多大的步伐。
結語
中國早在 20 世紀 50 年代初期，錢學森就已經主持研制建成了世界上第一台激波驅動風洞，這一技術的突破讓中國走上了風洞研究之路。
也正是錢學森都老學究，將風洞技術研究發展到了新的高度，也是建立中國風洞技術建立了堅實的基礎。
也正是錢老學究和郭老學究將風洞技術的發展和研究，進行到最終落地的步伐，也標誌著風洞技術的突破，展示了中國科研人員的實力和創新能力，這也為中國科研人員為國家民族復興和科技獨立奠定了基礎。
我們也相信未來中國科研人員會越努力，在未來這個世界舞台上，一展自己的才能。
