《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》日前報(bào)道稱，北京錢學(xué)森工程科學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的JF12復(fù)現(xiàn)高超聲速飛行條件激波風(fēng)洞，從設(shè)計(jì)、加工、建造到調(diào)試均由中國(guó)人負(fù)責(zé)，在安裝、調(diào)試、驗(yàn)收和獲取試驗(yàn)結(jié)果流程中，均一次成功。該報(bào)道稱，JF12以新穎的反向爆轟驅(qū)動(dòng)方法為核心，集成五大關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)，是首個(gè)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)的高超聲速風(fēng)洞，為研制高超聲速飛行器，提供了關(guān)鍵條件。

　　超級(jí)風(fēng)洞里從北京到紐約只要兩小時(shí)

　　風(fēng)洞是能人工產(chǎn)生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動(dòng)，并可量度氣流對(duì)物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實(shí)驗(yàn)設(shè)備。這種設(shè)備可提供飛行器設(shè)計(jì)需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是飛行器研制工作中的一個(gè)不可缺少的組成部分。先進(jìn)飛行器在上天前，需要進(jìn)行成千上萬次風(fēng)洞試驗(yàn)。

　　上世紀(jì)中葉，風(fēng)洞大量出現(xiàn)，且種類繁多。按實(shí)驗(yàn)段氣流速度大小來區(qū)分，可分為低速、高速和高超聲速風(fēng)洞。高超聲速風(fēng)洞又包括常規(guī)高超聲速風(fēng)洞、低密度風(fēng)洞、激波風(fēng)洞、熱沖風(fēng)洞等形式。風(fēng)洞的規(guī)模與完善程度可以反映出航空航天科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。目前中國(guó)已經(jīng)擁有低速、高速、超高速以及激波、電弧等風(fēng)洞，JF12激波風(fēng)洞是我國(guó)首個(gè)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高超聲速風(fēng)洞。

　　JF12激波風(fēng)洞項(xiàng)目于2008年1月啟動(dòng)，是8個(gè)國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目之一，耗資4600萬元，2012年5月順利通過驗(yàn)收。這是一個(gè)典型的自主創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的反向爆轟驅(qū)動(dòng)方法為核心，克服了自由活塞驅(qū)動(dòng)技術(shù)的弱點(diǎn)，集成了五大關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)，設(shè)計(jì)、加工、建造及調(diào)試工作均由中國(guó)人負(fù)責(zé)，安裝調(diào)試工作歷時(shí)兩年，取得了一次性安裝、調(diào)試、驗(yàn)收合格、獲得試驗(yàn)結(jié)果的成就。

　　JF12激波風(fēng)洞主體為半人多高、金屬質(zhì)地、時(shí)粗時(shí)細(xì)、隔一段換一種顏色的“金屬長(zhǎng)管子”，在國(guó)際同行眼里是個(gè)“超級(jí)巨龍”，265米的管長(zhǎng)使之得以提供較國(guó)外同類風(fēng)洞更長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。據(jù)中科院力學(xué)所JF12激波風(fēng)洞研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人姜宗林介紹，在建造主體時(shí)，JF12項(xiàng)目組首創(chuàng)了超高壓、大口徑合金鋼管設(shè)計(jì)技術(shù)和超高壓爆轟段夾膜機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，并與北方重工合作突破了高強(qiáng)度合金鋼管大口徑深孔加工技術(shù)。

　　據(jù)介紹，JF12激波風(fēng)洞整體性能優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品，可復(fù)現(xiàn)25至40公里高空、5到9倍聲速的高超聲速飛行條件。姜宗林稱，“高超聲速發(fā)動(dòng)機(jī)需要的實(shí)驗(yàn)時(shí)間至少需要60到70毫秒，我們已經(jīng)能做到100毫秒，國(guó)外的相關(guān)風(fēng)洞大約為30毫秒。我們的噴管直徑可達(dá)2.5米，實(shí)驗(yàn)艙直徑3.5米，都明顯優(yōu)于國(guó)外同類風(fēng)洞。JF12激波風(fēng)洞里的‘風(fēng)’，速度最高可達(dá)Ma 9，溫度可達(dá)3000攝氏度左右，真可以說是個(gè)‘超級(jí)風(fēng)洞’。Ma 9意味著，從北京到紐約的飛行時(shí)間，可以由現(xiàn)在的14小時(shí)縮短到2小時(shí)。”

　　研發(fā)高超聲速飛行器離不開超級(jí)風(fēng)洞

　　風(fēng)洞代表了一個(gè)國(guó)家的航空航天基礎(chǔ)研究水平，是飛行器的“搖籃”，一架飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)布局，必須在風(fēng)洞里進(jìn)行成千上萬次試驗(yàn)后才敢上天。高超聲速風(fēng)洞是指風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段氣流的馬赫數(shù)M在5至14之間的風(fēng)洞，JF12激波風(fēng)洞馬赫數(shù)則在5到9之間，這種風(fēng)洞主要用于導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)的模型實(shí)驗(yàn)。中國(guó)研制9倍音速風(fēng)洞，明確表示目前對(duì)空天飛行器和高超聲速導(dǎo)彈的研制需求，因?yàn)槠胀ɑ鸺�即便沒有9倍音速風(fēng)洞也可以研制。

　　如果高超聲速技術(shù)用于航天領(lǐng)域，就能夠使航天飛行器實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用，屆時(shí)太空天地往返費(fèi)用將降至目前的千分之一；如果用于航空，目前的超聲速飛機(jī)將被高超聲速飛機(jī)所替代，這種飛行器超過5倍聲速，兩小時(shí)內(nèi)可全球到達(dá)。但高超聲速飛行器的超燃發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)卻是個(gè)大難題：馬赫數(shù)達(dá)到9時(shí)，對(duì)于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火而言，就像在龍卷風(fēng)中點(diǎn)燃一根火柴，還要保證它持續(xù)燃燒。

　　據(jù)姜宗林稱，要突破吸氣式高超聲速空間飛行器的關(guān)鍵技術(shù)，就需要進(jìn)行大量地面實(shí)驗(yàn)，風(fēng)洞氣流要滿足馬赫數(shù)8（即8倍聲速）以上速度，而且兼有大尺度和模擬發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的一體化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�。JF12激波風(fēng)洞堪稱迄今為止世界上性能最先進(jìn)的高超聲速氣動(dòng)試驗(yàn)裝置。姜宗林指出，利用該風(fēng)洞就能夠復(fù)現(xiàn)“龍卷風(fēng)”的狀態(tài)。

　　姜宗林還指出，JF12激波風(fēng)洞為我國(guó)重大工程項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)突破和高溫氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)研究提供了不可替代的試驗(yàn)手段。高超聲速科技是航空航天領(lǐng)域的高新技術(shù)，關(guān)系到國(guó)家安全和國(guó)際戰(zhàn)略格局，是世界各個(gè)航空航天大國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)，而高超聲速飛行器的研發(fā)離不開風(fēng)洞這個(gè)“搖籃”。

　　據(jù)航空專家宋心之介紹，6倍音速以上的高超聲速飛行，常規(guī)的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)難以支持。宋心之還介紹，與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它無需攜帶很重的氧化劑，和普通噴氣式飛機(jī)類似，吸入空氣充當(dāng)氧化劑，與自身攜帶的燃料進(jìn)行反應(yīng)。目前主流高超聲速飛行器項(xiàng)目，都選用了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)介紹，這種發(fā)動(dòng)機(jī)屬于吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作原理是：首先通過進(jìn)氣道將高速氣流減速增壓，在燃燒室內(nèi)，空氣與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過燃燒，最終氣體經(jīng)過噴管膨脹加速，排入大氣。此時(shí)噴管出口的氣體速度，要高于進(jìn)氣道入口速度，因此產(chǎn)生了向前的推力。

　　“以往的高超聲速飛行器，多以火箭為動(dòng)力，但火箭的‘飯量’大得嚇人。”宋心之介紹說，美國(guó)“大力神”火箭向近地軌道運(yùn)送13噸載荷，竟要消耗燃料600噸以上，其中，氧化劑占了大頭。而沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)飛行器本身僅攜帶航空燃料，可要‘勤儉節(jié)約’得多了。”因?yàn)闊o需攜帶氧化劑，沖壓飛行器的航程比火箭更遠(yuǎn)、可攜帶更多的載荷。目前，攔截超過5倍音速巡航飛行的導(dǎo)彈，還是不可能完成的任務(wù)；可見，高超聲速的沖壓飛行器在戰(zhàn)場(chǎng)上有著巨大威力。

　　中國(guó)海空軍加緊研發(fā)“超級(jí)導(dǎo)彈”

　　據(jù)介紹，研制高超聲速飛行器能夠大幅度提升打擊反導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)彈武器的能力。高超聲速飛行器可在大氣層中以彈道導(dǎo)彈的速度飛行，但與后者不同的是它的飛行軌跡很復(fù)雜并難以預(yù)測(cè)。不過，高超聲速武器在非核武器上的利用潛力更大，這種武器能夠?qū)κ澜缛魏蔚貐^(qū)實(shí)施瞬間和高精確打擊。沿復(fù)雜軌跡飛行的高超聲速巡航導(dǎo)彈比彈道導(dǎo)彈更難讓敵方反導(dǎo)系統(tǒng)攔截，同時(shí)前者還擁有更高的精確性。高超聲速導(dǎo)彈在量產(chǎn)后也許比彈道導(dǎo)彈更廉價(jià)。

　　借助JF12激波風(fēng)洞，中國(guó)正大力推進(jìn)高超聲速武器研制。“俄羅斯之聲”電臺(tái)援引美國(guó)公開資料稱，中國(guó)超音速飛行器的研制工作規(guī)模龐大，至少包括空天飛機(jī)和高超聲速巡航導(dǎo)彈兩個(gè)方向。報(bào)道還認(rèn)為，2011年由轟-6轟炸機(jī)發(fā)射并已完成亞軌道飛行的無人空天飛機(jī)“神龍”(863－706計(jì)劃)可能就是飛行試驗(yàn)的繼續(xù)。

　　據(jù)介紹，由成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所(611所) 研制的“神龍”空天飛機(jī)結(jié)構(gòu)類似于X-43無人機(jī)，用氫作燃料，而把空氣中的氧作為氧化劑。“俄羅斯之聲”報(bào)道認(rèn)為，中國(guó)“神龍”無人空天飛機(jī)可用于軍事目的，包括作為打擊工具。另據(jù)美國(guó)海軍戰(zhàn)爭(zhēng)學(xué)院教授安德魯·埃里克森和吉伯·柯林斯介紹，從外形來看，“神龍”空天飛機(jī)體積似乎小于美國(guó)的X-37B空天戰(zhàn)機(jī)�；�于可得到的照片，估計(jì)機(jī)身高約1米，長(zhǎng)5-6米，它可能僅是X-37B空天戰(zhàn)機(jī)體積的1/3左右。

　　他們認(rèn)為，“神龍”空天飛機(jī)似乎（至少）是一個(gè)技術(shù)發(fā)展/驗(yàn)證計(jì)劃，該計(jì)劃的成功有兩個(gè)重要戰(zhàn)略意義：其一，這意味著中國(guó)空天項(xiàng)目已經(jīng)向具備制造航天飛機(jī)能力上又邁近了一步；其二，空天飛機(jī)擁有一系列常規(guī)發(fā)射器不具備的能力：可重復(fù)使用，負(fù)載也可根據(jù)任務(wù)而改變。這些特點(diǎn)帶來了多用性，可以節(jié)省一部分資金，尤其是執(zhí)行偵察任務(wù)時(shí)。

　　“俄羅斯之聲”報(bào)道還稱中國(guó)有可能會(huì)在為自己的彈道導(dǎo)彈制造新一代彈頭時(shí)將采用高超聲速技術(shù)。報(bào)道指出，雖然美國(guó)反導(dǎo)系統(tǒng)有限，但仍然能夠?qū)σ?guī)模過小的中國(guó)核武庫(kù)造成很大威脅。因此，研制應(yīng)對(duì)敵方反導(dǎo)系統(tǒng)的手段就具有頭等意義，在這種條件下利用高超聲速?gòu)楊^是最有效的。

　　事實(shí)上，早在1997年5月，解放軍海軍就提出了要發(fā)展馬赫數(shù)為8的高超聲速巡航導(dǎo)彈，同年9月又提出了高速打擊導(dǎo)彈（HiSSM）計(jì)劃，旨在研制一種平均速度為6馬赫、最大速度可達(dá)8馬赫、射程達(dá)960公里的導(dǎo)彈，這種“超級(jí)導(dǎo)彈”能為海軍提供快速打擊較遠(yuǎn)距離目標(biāo)的能力，以比現(xiàn)用系統(tǒng)更低的費(fèi)用完成同樣的任務(wù)；解放軍空軍也有自己的高超聲速技術(shù)計(jì)劃 ，旨在探索研制速度達(dá)8馬赫的高超音速巡航導(dǎo)彈的可能性，預(yù)期的射程在1200公里以上。

　　未來戰(zhàn)爭(zhēng)將進(jìn)入“高超聲速時(shí)代”

　　與剛有起色的中國(guó)高超聲速武器項(xiàng)目不同，俄羅斯與美國(guó)已在高超聲速飛行器制造領(lǐng)域展開了一場(chǎng)名副其實(shí)的競(jìng)賽。據(jù)推測(cè)，俄羅斯洲際彈道導(dǎo)彈上安裝的新一代核彈頭就屬于高超聲速飛行器。據(jù)推測(cè)，采用它們?cè)瓌t上可以讓俄羅斯戰(zhàn)略核力量免受美國(guó)反導(dǎo)系統(tǒng)的威脅。

　　據(jù)稱，俄羅斯提速高超聲速武器系統(tǒng)的研發(fā)，完全是受美國(guó)的刺激。美國(guó)的超高聲速導(dǎo)彈研究將在2015至2018年間從演示用原型樣機(jī)階段轉(zhuǎn)入實(shí)用化的多用途高超聲速導(dǎo)彈研制階段。

　　《北京晚報(bào)》的報(bào)道認(rèn)為，盡管高超聲速武器面臨諸多技術(shù)難點(diǎn)，但是一旦取得突破就會(huì)給戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)帶來翻天覆地的變化，甚至?xí)�把�?zhàn)爭(zhēng)帶入到“讀秒”時(shí)代。即使不考慮軍事上的作用，高超聲速相關(guān)技術(shù)對(duì)航空航天領(lǐng)域的帶動(dòng)也是極為明顯并有可能改變?nèi)祟惱�用天空和太空的手段，從而帶來巨大的�?jīng)濟(jì)利益。除了美國(guó)之外，也有國(guó)家投入巨資加入到這場(chǎng)高超聲速武器的競(jìng)賽中。

　　JF12高超音速風(fēng)洞。

　　高超聲速風(fēng)洞是指風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段氣流的馬赫數(shù)M在5～14之間的風(fēng)洞。

　　美國(guó)X-51高超音速飛行器。