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真要设计歼星舰?中国测试33倍音速风洞:模拟11.5千米/秒超高速

2024-04-28军事

导语

「真要设计一艘歼星舰吗?」
【南华早报】报道称,中国正在测试破纪录的33倍音速风洞,这一风洞的技术源自澳大利亚,采用自由活塞驱动激波风洞原理,利用高压氮气驱动活塞加速,压缩空气形成极端高压环境,从而模拟2.5~11.5千米/秒的极端飞行条件,用于测试高超音速飞行器。

那么为什么要设计一艘歼星舰呢?
自从美国研制出SR-71黑鸟超高空飞机,各国纷纷对这一飞机产生浓厚兴趣,中国也曾想研制一款歼星舰。
而当时我国唯一的JF-8A风洞已经达到11.5千米/秒的超高速度,也就是在地球上的食指般的大小,它能够模拟出11.5千米/秒的超高速飞行状态。

那么这艘歼星舰又是什么呢?
歼星舰究竟应该怎么设计?
此次我国的33倍音速风洞会为中国的航天事业带来怎样的发展呢?

一、激波风洞的概念。

激波风洞是一种用来研究高速飞行器在高超音速飞行状态下所产生的各种复杂的激波现象的实验设备。
我国在20世纪50年代末开始着手于激波风洞的研究工作,这一项技术至关重要,对于我国现代航空事业的发展起着举足轻重的作用。

激波风洞的发展有着悠久的历史,20世纪初美国的德国科学家Ludwig Prandtl在进行流体力学研究时,发现流体在超过声速后产生了激波,而激波这一现象很大程度上影响了飞行器的飞行稳定性。
于是美国和德国开始投入大量的研发资金用于开发激波风洞技术,如今发展的最好的激波风洞原理是自由活塞驱动激波风洞。

这一原理最早来自德国的冲压风洞,随后被美国、苏联等国家的激波风洞所采用。
而中国的激波风洞则是由德国的冲压风洞技术和美苏的激波风洞技术相结合,由我国进行新的技术改造和研发的。

而这艘歼星舰概念最早来自于美国,它是美国在20世纪60年代在研制SR-71黑鸟超高音速飞机时,当时美国在研究超高音速飞机的飞行数据时,发现在2.5马赫(即2.5倍音速)时就出现了大量的激波现象。

因此美国就开始投入大量的资金用于研发激波风洞技术,并且在20世纪60年代研发出了一种可以模拟3.5马赫的激波风洞,从而得到了更加准确的飞行器的飞行数据。
激波风洞和常规风洞不同,规风洞是通过风机来产生气流,而激波风洞则是通过活塞的运动来产生气流,从而模拟飞行器在高超音速飞行时所产生的激波现象。

中国当时的激波风洞工作也是从20世纪50年代后期开始的,当时引进了苏联的激波风洞技术,随后在80年代引进了美国的激波风洞技术,这两种技术都是目前世界上最先进的技术。
苏联的激波风洞技术非常先进,当时苏联的心血风洞可以模拟出9马赫的速度,而美国的技术则更加先进,SR-71黑鸟的速度可以达到3.5马赫,随后美国的技术又有了进步,发展出了SR-71的设计速度4.5马赫的激波风洞。

我国引进这两种技术后,对其进行了整合和改进,于是就有了JF-8A风洞,它可以模拟出11.5马赫的速度。
而这次中国正在测试的33倍音速风洞则是来自澳大利亚的Stalker管激波风洞概念。
它是在20世纪80年代末由澳大利亚的一位名叫Russel Boyce的教授提出来的,在21世纪初澳大利亚开始在这一领域进行研究。

二、活塞驱动激波风洞原理。

活塞驱动激波风洞是利用活塞的运动来产生气流并模拟飞行器在高超音速飞行时所产生的激波现象。
风洞是一种专门用来模拟飞行器在各种环境下的飞行状态的实验设备。
在飞行器的设计和研制过程中,首先要对飞行器的飞行性能进行测试,以便对其进行进一步的改进。

风洞的出现使人们可以在地面上就能够对飞行器的飞行性能进行测试,它大大提高了飞行器的研制效率。
风洞有多种类型,常见的有压缩空气风洞、激波风洞、超高速风洞等。
风洞按照气流速度的不同可以分为低速风洞、中速风洞、高速风洞等。

激波风洞则是模拟飞行器在高超音速飞行时所产生的激波现象的一种风洞,它的气流速度可以达到2.5马赫以上,能够模拟飞行器在3马赫以上的高超音速飞行状态。
激波风洞的气流速度可以达到3马赫以上,模拟飞行器在高超音速飞行时所产生的激波现象,这极大的提高了飞行器的研制效率。

自由活塞驱动激波风洞是一种通过自由活塞的运动来产生气流的风洞。
它是目前世界上最先进的激波风洞技术之一,它的气流速度可以达到3马赫以上,模拟飞行器在高超音速飞行时所产生的激波现象。
自由活塞驱动激波风洞由自由活塞、蓄压室、试验段等部分组成。
自由活塞是激波风洞的核心部件,它是通过活塞的运动来产生气流的。

自由活塞的运动是由驱动气体的压力来产生的,蓄压室则是用来储存驱动气体的压力的,试验段则是用来进行飞行器的飞行性能测试的。
自由活塞驱动激波风洞的工作原理很简单,当驱动气体的压力在蓄压室中达到一定的数值时,就会推动自由活塞的运动,从而产生气流,通过喷嘴将气流喷出,从而产生气流,模拟飞行器在高超音速飞行时所产生的激波现象。

三、活塞的运动模式。

自由活塞驱动激波风洞的自由活塞有两种运动模式,一种是往复运动,另一种是旋转运动。
往复运动的自由活塞通常是圆柱形的,它的运动是通过活塞杆带动的,而旋转运动的自由活塞通常是圆锥形的,它的运动是通过转动来产生的。

自由活塞驱动激波风洞的自由活塞有两种运动模式,一种是往复运动,另一种是旋转运动。
往复运动的自由活塞通常是圆柱形的,它的运动是通过活塞杆带动的,而旋转运动的自由活塞通常是圆锥形的,它的运动是通过转动来产生的。

自由活塞驱动激波风洞的自由活塞有两种运动模式,一种是往复运动,另一种是旋转运动。
往复运动的自由活塞通常是圆柱形的,它的运动是通过活塞杆带动的,而旋转运动的自由活塞通常是圆形的,它的运动是通过转动来产生的。

自由活塞驱动激波风洞的自由活塞有两种运动模式,一种是往复运动,另一种是旋转运动。
往复运动的自由活塞通常是圆柱形的,它的运动是通过活塞杆带动的,而旋转运动的自由活塞通常是圆锥形的,它的运动是通过转动来产生的。

四、测试环境。

自由活塞驱动激波风洞的试验段一般有两种,一种是马赫角度试验段,另一种是直线试验段。
马赫角度试验段通常用来测试飞行器的飞行性能,直线试验段则用来测试飞行器的外形和气动特性。

自由活塞驱动激波风洞的试验段一般有两种,一种是马赫角度试验段,另一种是直线试验段。
马赫角度试验段通常用来测试飞行器的飞行性能,直线试验段则用来测试飞行器的外形和气动特性。

自由活塞驱动激波风洞是一种非常先进的激波风洞技术,它的气流速度可以达到3马赫以上,模拟飞行器在高超音速飞行时所产生的激波现象。
自由活塞驱动激波风洞在飞行器的设计和研制过程中起着举足轻重的作用,它可以对飞行器的飞行性能进行测试,并且可以得到更加准确的飞行数据,从而对飞行器进行进一步的改进。

自由活塞驱动激波风洞不仅可以用于测试飞行器的飞行性能,还可以用于测试飞行器在高超音速环境下可能遭遇的气动效应,从而提高飞行器的性能和安全性。
自由活塞驱动激波风洞的建设和运行需要巨大的投入和技术支持,它的出现使得飞行器设计和测试更加精准和可靠,有助于推动我国未来航空事业的发展。

结语

澳大利亚的Stalker管激波风洞的技术对我国的33倍音速风洞起到了非常大的帮助,33倍音速风洞的出现将为我国的航天事业带来新的发展,它将为未来的载人月球和火星计划的设计提供更加精准的模拟环境和更加准确的飞行数据支持。