中国超级风洞测试报价高达上亿美元,美国同意后中国说没档期

千秋过往 2025-04-15 04:22:20

2024年3月17日,美军一架B-52H同温层堡垒战略轰炸机从关岛安德森空军基地起飞,随后发射了一枚AGM-183A高超音速武器。这是AGM-183A的第五次试射,前面四次都失败了,随后负责研发的洛克希德·马丁公司立刻大张旗鼓地表示AGM-183A已经准备好装备美国空军了。

相对于洛克希德·马丁公司的高调,美军却悄无声息,很明显美国军方对测试结果不满意。

美国空军原本的计划是用“廉颇老矣”的B-1B轰炸机机群作为AGM-183A的作战平台,通过外挂和内部安装,每架飞机最多可安装31枚这种武器。结果洛克希德·马丁公司不仅无法实现“老设备的再利用”,也不能让新导弹符合条件。

美国国会当即裁减了1.61亿美元的研发经费。这不是说不研发了而是美国真急了,在警告洛克希德·马丁公司:“再不努力,订单就不给你了。”

美国很着急,俄罗斯的“匕首”已经在俄乌战争中出手不凡,3次实战中均做到了一剑封喉。第一次摧毁了一处乌军大型导弹和航空弹药库,第二次更是杀人诛心,正面突破并炸毁了基辅市的“爱国者”防空系统,第三次打击了乌克兰一处军事训练中心。

至于中国更是技惊四座,在国庆前发射的东风-31精准打击预定目标,完成了联合国五常中其他四国都没有做到过的洲际导弹精准打击试验。

眼看到手的鸭子要飞了,而且名声也会受损的洛克希德·马丁公司也急了,但问题是他们不知道怎么改进啊?

西方国家高超音速导弹和洲际导弹试射频频失败没有其他原因,就是风洞技术不行。没有办法的洛克希德·马丁公司秘密找到日本航空局,以日本开发航天器的理由向中国申请使用JF22激波风洞。

中国对此答复:“没问题,但使用我们的风洞必须共享数据。”日本航天局回复:“价格不是问题但技术必须保密,互相理解,钱不够可以加,但技术参数上就不要强人所难了。”

中国一听,这没法谈了,于是干脆回绝:“不好意思,没档期了。”目前全球30马赫以上的风洞就我国这一家,我们还担心卖不出去吗?

美国不是第一家向我们申请使用风洞的国家。欧洲航空航天局、法国和土耳其也都曾向我国申请吹一次10倍音速的风洞。

在风洞技术上,突然间我们是不是有一种“万国来朝”的感觉。这是怎么回事啊?要知道世界上第一个超音速风洞是美国做出来的,风速是2.75马赫,而且在60年代以前,作为当时前沿科学代表的美国囊括了全世界唯一的5个超音速专家。

1961年美国更是再上一层楼,利用二战时期从德国缴获的第一个最高风速达10马赫的连续式高超音速风洞原型机,在阿诺德中心建成了最高风速达12马赫的高超音速风洞。借助这些当时的黑科技,美国在战斗机、航天飞机、火箭发射上一骑绝尘独步天下。

如果美国科学界继续沿着这条轨迹发展下去,到今天他们的风洞技术将跑得连人影都看不见,让我们难以望其项背。

对我们而言,在这个历史时刻中国非常幸运地获得了上天的两点眷顾。

第一点,我们前面提到的全世界唯一的5个超音速专家中有一个是中国人——钱学森。钱学森回国后开枝散叶,桃李满天下;第二点,美国在科技发展上遇到了“能力陷阱”;

能力陷阱的意思是你的优势有时会成为制约你发展的最大障碍,比如一个人非常擅长技术方面的工作,公司离开了他就运转不动,这个时候即便他其他方面也突出,甚至有机会成为总经理候选人的时候,往往会因为擅长技术这个优势而第一个被董事会踢出局。很简单,他当总经理后谁来解决技术问题。

风洞制造既费马达又费油,制造难度大运营成本高。中国JF22激波风洞的运营成本是一毫秒1万人民币,一次持续时间是130毫秒,也就是说按一下就是130万。而一个飞行器的定型时长需要上万小时,仅吹风洞的成本就是一笔天文数字。

美国人在计算机技术上起步最早且技术最好,也是最早实现用计算机模拟核试验的国家,才有底气第一个跳出来要求全球禁止实弹核试验。

基于以上这些因素,美国早早就转向了计算机模拟风洞技术,又叫计算机流体力学。中国很快获知了美国的研究方向,摆在面前就两条路,跟或不跟。实际上我们想跟,因为这是真金白银的节省,别看我们现在的基础设施、电力供应比美国好一大截,当时可是差一大截。

问题是我们的计算机技术各方面都差,这种模拟需要海量的运算,而我们当时的超级计算机技术太差了,而且模拟需要顶级的软件技术,我们的编程也不行。

评估了一圈后,钱学森得出结论:我们的技术底子和基础科学太差,没办法和美国比,实现不了计算机模拟,所以还是老老实实做实际风洞稳妥一些。

美国是一个商业气息非常浓郁的国家,发现有希望用计算机模拟超音速风洞后立刻停止了实体投资,理由那是铿锵有力,不能浪费纳税人的钱。

问题是风洞有一个超级麻烦的问题——湍流。这东西的难度有多大?著名理论物理学家海森堡去世前说:“我穷其一生研究物理,现在是时候去问问上帝两个问题——相对论和湍流。”湍流的不断叠加和分解是那时和现在科学界都没有办法完全量化和分解的问题。

就这样美国在计算机模拟超音速风洞上再而三地栽跟头,止步不前。原本他们也有机会早早纠偏,但从事这方面研究的科学家担心放弃了不仅名誉扫地,而且研发经费会被删减,所以是屡败屡战,然后固执地表示:“已经取得重大突破,马上就要成功了。”

最终美国科学家经过不懈努力,成功研发了几套计算机模拟高超音速风洞软件,但风速连5音速都达不到,象征意义大于实际意义,聊胜于无。

模拟超音速风洞技术听上去很牛,实际上造成了美国在这项前沿技术上作茧自缚,始终无法实现普适湍流模型,也就无法模拟高超音速下的实际飞行情况。

半个多世纪过去,美国的风洞技术可不就落后了吗?而中俄稳扎稳打,研发出了10倍音速、20倍音速的实体风洞。

日本也曾建造了号称风速达到12马赫的风洞,但只能容许50厘米大的模型进入风洞,试验时能用的时间更是少得可怜,仅有2到3毫秒。这么短的试验时间说明日本的风洞扛不住压力,为了防止爆裂只能自动降低内驻室的压力。一个连风压都不能完全展示的风洞怎么可能拿到真正可用的数据呢?

所以日本航空航天事故频发,火箭在万众瞩目的时候应声爆炸也就不足为怪了。这种高精尖技术,稍微一个数据错误就是满盘皆输啊。

相比之下我国已经公开的最强风洞JF22能提供的试验空间就大很多,直径达到了2.5到4米,管道长度167米,能容纳全尺寸模型,而100毫秒的试验时间,30马赫风速,3000摄氏度的内部温度能够非常真实地还原实际飞行情况。

要知道美国的风洞风速上限为7.5马赫,正在建造的风洞风速最高也才达到12马赫,和我们已经不在一个等级了。

JF12激波风洞被誉为中国的“黑科技”,8个国家重大科研装备研制项目之一,该项目在2008年启动后,连续四年出现在美国国防部的年度报告中,被列为最应该关注的中国武器装备之一。

JF22早在2012年5月建成验收,成为中国高超音速飞行器的摇篮,标志着中国高超音速飞行器的研发进入快车道。

2014年1月9日,中国军方首次试验了10倍音速高超音速飞行器,美国将之命名为WU-14。之后中国在高超音速导弹、无人机、飞行器领域的研发一发不可收拾,用美国人的形容是如脱缰的野马拉都拉不住。

正是JF22的存在让中国在高超音速飞行器领域的研发从落后美国十多年到齐头并进,再到如今的弯道超车,让美军花费数千亿美元打造了20多年的导弹防御系统变的一文不值,也让美国态度大变,从80年代我国试射洲际导弹后派遣军舰来哄抢我国的导弹数据舱,到如今我们发射DF31导弹后立刻送上祝福的话语。

中国的风洞要“感谢”美国为首的西方国家的技术封锁,传统的高超音速风洞就是一个超级大炮,用电子点火的方式控制大量炸药精确持续爆炸,产生极高的气流。

中国走的是完全不同的路线,100%的自主创新,不是炸弹爆炸的物理反应,而是利用化学技术释放巨大的动能,具体的不能讲,只能告诉你JF-22又叫爆轰驱动超高速高焓激波风洞。

这些全是一套相辅相成的前沿科学整合而成的,如今我们可以用当年参观德国盾构机工厂,西气东输时拜访通用公司天然气压缩机生产线的时候,对方工程师的话回敬西方“就算我们把图纸给你们,你们也造不出来。”

国际上风洞理论原本最先进的是美国,但因为早早放弃了实体风洞的深入研究,现在很多理论和技术已经全方位远远落后于中国。无论是风洞的材料技术、动能技术,还是在超高温和高压下不受风压和高温影响的测量仪器,中国已经领先全球20年。

如今美国痛定思痛开始反过来重新发展实体风洞,正在建造多个10~12马赫的风洞。而我们则开始研发计算机流体这个技术,将它和实际的风洞技术相结合,从而达成技术上的相辅相成。

毕竟万一以后计算机技术获得突破,让美国也来一个弯道超车就不好了,我们要自始至终保持领先,毕竟独乐乐不如众乐乐,我们怎么能让美国人独享欢乐呢。

JF22的推出反过来成功倒逼我国发动机技术的进步,我国在研的一款新型高超音速飞行器设计时速为9马赫,使用的联合循环高超音速发动机样机已经研发成功,并成功的进行了两次测试。

中国的C919大型客机项目在研发过程中,正是依靠我国的风洞技术解决了气动外形、噪音控制等多个技术难题,使其在燃油效率、客舱噪音等方面比波音737和空客A320更有明显的后发优势,C919在巡航时的机舱噪音只有60分贝,而波音737高达80分贝。

JF12如今每两天就需要做一次风洞试验,测试项目已经排到了年底非常饱和。

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