權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》(NSR)最新發(fā)表一項(xiàng)風(fēng)洞研究的突破性進(jìn)展稱，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)提出先進(jìn)爆轟驅(qū)動(dòng)超高速風(fēng)洞的理論與方法，為研制能夠覆蓋空天飛行器全包線的超大型高超聲速風(fēng)洞奠定了基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)雜志社20日通過網(wǎng)絡(luò)介紹，要通往無垠星空、浩瀚宇宙，跨越地球大氣層的高超聲速空天飛行技術(shù)是關(guān)鍵。60多年來，對(duì)高超聲速關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證依然高度依賴于昂貴、耗時(shí)、低效的飛行試驗(yàn)，而難以通過地面風(fēng)洞試驗(yàn)完成，這大大阻礙了高效、快捷、低成本空天飛行技術(shù)的發(fā)展。

高超聲速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)M存在四個(gè)難點(diǎn)：一是不能用替代實(shí)驗(yàn)氣體模擬化學(xué)反應(yīng)機(jī)制;二是為確保反應(yīng)過程的正常觸發(fā)，必須模擬氣流溫度以確?；瘜W(xué)反應(yīng)進(jìn)程的復(fù)現(xiàn);三是由于熱化學(xué)反應(yīng)的不可縮尺性，必須產(chǎn)生足夠大的試驗(yàn)流場(chǎng)、采用足夠大的模型，解決非平衡流動(dòng)模擬問題;四是需要適當(dāng)長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，以確保流場(chǎng)穩(wěn)定，從而完成超聲速燃燒和飛行器氣動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)研究。如何同時(shí)滿足這四個(gè)難點(diǎn)的需求一直是世界難題。

中科院力學(xué)所高溫氣體動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激波研究團(tuán)隊(duì)姜宗林研究員、李進(jìn)平高級(jí)工程師、胡宗民副研究員、劉云峰高級(jí)工程師、俞鴻儒院士在這方面的研究取得突破性進(jìn)展。他們從前述四大需求出發(fā)，分析國(guó)際主流高焓激波風(fēng)洞技術(shù)的局限性，建立系統(tǒng)的爆轟驅(qū)動(dòng)高超聲速風(fēng)洞理論，并進(jìn)一步提出激波反射型正向爆轟驅(qū)動(dòng)方法。借助爆轟波反射產(chǎn)生的上行激波，實(shí)現(xiàn)爆轟波形的剪裁和重構(gòu)，從而解決稀疏波導(dǎo)致入射激波嚴(yán)重衰減的學(xué)科難題，驅(qū)動(dòng)能力比反向爆轟驅(qū)動(dòng)模式提高了5倍。

同時(shí)，該研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)展出正向爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞的界面匹配條件，通過可燃混合氣組分的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)氣體與爆轟產(chǎn)物的聲阻抗匹配，解決入射激波通過氣體界面時(shí)的多次反射問題。

據(jù)了解，這項(xiàng)高超聲速風(fēng)洞理論與技術(shù)研究的重要成果，獲國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)“國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目”資助，并正在研制一座超大型正向爆轟驅(qū)動(dòng)超高速激波風(fēng)洞，該風(fēng)洞將能夠覆蓋馬赫數(shù)10-25、高度35-90千米的飛行包線，為高超聲速空天飛行技術(shù)驗(yàn)證提供實(shí)驗(yàn)手段，成為鋪就跨越大氣層星空之路的重要基石。

《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》是由科學(xué)出版社出版、中國(guó)科學(xué)雜志社編輯管理的綜合性英文學(xué)術(shù)期刊，中科院院長(zhǎng)白春禮院士擔(dān)任主編。(記者 孫自法)

關(guān)鍵詞： 超大型高超聲速風(fēng)洞