2023年7月，在北京怀柔的一座实验室，中国建成了目前最先进的超高速激波风洞，代号JF-22。

（JF-22风洞，注意里面的高超飞行器模型）

这座JF-22激波风洞全长167米，可以实现每秒10公里的超高速气流，相当于30倍音速（30马赫）的飞行条件。JF-22还能够实现长达40毫秒的10马赫稳定气流，比国外同类风洞的持续时间提高了几倍。

中国科学院激波风洞项目负责人姜宗林，也是力学研究所的研究员，他自信地告诉央视记者，中国JF-22风洞总温高、总压高、性能高，“目前世界上没有其他风洞可以相比”。

换句话说，JF-22风洞就是当之无愧的世界第一。

（长达265米）

此前中国已经拥有JF-12激波风洞，再加上今年通过验收、正式投入使用的JF-22，中国成为了世界上在高超声速领域唯一具备覆盖全部飞行条件实验能力的国家。美国、俄罗斯以及欧洲其他任何国家，都没有这样的能力。

所谓风洞，就是一种在地面上控制气流的装置，用来验证飞行器的外形是否符合空气动力学，是所有飞行器在理论研究时，必须用到的装备。汽车、高铁、摩天大楼设计外形的时候，也要放在风洞里吹风，优化外形。

（工业皇冠上的又一明珠）

可以这么说，风洞技术的高低，不仅决定了飞行器的技术水平，更是代表着一个国家航空航天领域的战略发展实力。

一般的风洞都是亚声速的，气流速度比较慢，这种风洞原理比较简单，就是用一些大的风扇，把空气吹过管道，达到预定的气流速度。但是超声速风洞，就复杂多了。因为气流一旦达到声速，就会产生激波，就像一层屏障一样，阻碍后面的空气继续加速，就像吃东西太快噎住了一样。

（JF-22风洞控制室）

还有个问题，空气加速到10马赫的级别时，不仅温度会上升到1500K，而且还可能会在巨大的压强作用下，产生液化现象，失去了模拟效果。美国曾经研究了很多高超声速风洞，但都没有解决10马赫以上气流的等熵膨胀难题。

（激波风洞试验台）

但是中国率先突破了复现风洞理论技术，并且在2012年造出来了JF-12高超声速风洞，是当时世界上最大的激波风洞，也是国际首座可以复现飞行条件的高超声速风洞。

复现，是什么意思呢？顾名思义，就是可以重复实现，意思就是气流的各种参数可以实现控制。是的，在JF-12之前，国内外的风洞即使能进行几马赫的实验，下一次实验的气流参数，和上一次实验的，是不一样的，也就是实验条件无法复现，每次实验都是一锤子买卖。

（姜宗林，国宝级人才）

为什么会有这种问题呢？这是因为超声速风洞的技术难度极高。要想把气流加速到几倍声速，靠电风扇去吹是不可能的。

科研人员想了一个办法，首先造一个巨大的真空罐，直径有十几米，几百个立方，里面都抽成真空。然后再给这个真空罐装一根管子，打开管子上的开关，在外界强大的大气压作用下，空气瞬间从管子里“压”入真空罐内，直到内外压力一致。

（国之重器）

这个打气的过程非常快，可能在一瞬间就完成了，实际上是一种可控的“空气膨胀爆炸”，那么气流经过管子的时候，可能在几毫秒的时间内，能够形成稳定的几马赫的气流，如果在这里放一个飞行器的模型和传感器，那就能够实现超声速吹风了。

听起来原理很简单，但是技术上实现起来非常复杂。首先这个真空罐必须很结实，气流管道温度瞬间升高，会让管道喉部过热；高温下管道变形，产生振动和破坏。

（风洞试验段，把模型放进去吹）

如果要给气流加速，从超音速到高超音速，那就要想办法制造更大、更连续的压力差，就要加入额外的能量，人工制造可控爆炸，也就是所谓爆轰。基本上你能想到的力学难题，人类在力学和材料学的研究瓶颈，全都会在这套设备上出现，而且一环扣一环，极难解决。

所以此前美国和欧洲的高超声速风洞，都做不到精准控制气流条件，无法实现“复现”。能产生几毫秒的稳定的高超声速气流就不错了，还要控制这些强大气流的温度、密度、焓值等主要参数，怎么可能做得到呢？

（国产空天飞机风洞模型）

但是中国人做到了。中科院姜宗林、俞鸿儒等专家几十年潜心研究，提出了一种爆轰驱动的新方法，通过一系列的装置，不仅把气流时间从几毫秒提升到了几十毫秒，而且可以复现实验条件。

当时中国的这个成就，得到了全世界的认可，连空气动力学实力极为雄厚的美国，也不得不正视这一成果。2016年，创立高超声速复现风洞技术的姜宗林，获得美国年度航空航天学会地面试验奖（AIAA Ground testing Award for 2016）。JF-12风洞，也被西方称为“高超巨龙”。

（解决了空天飞机背部分离的难题）

JF-12风洞可以实现5马赫到9马赫的实验，而最新的JF-22风洞，可以实现9马赫到30马赫的实验。气流在风洞里，最快可以达到每秒10公里的速度，已经足够摆脱地球引力了。有了这样的实验神器，很多新技术、新概念就可以更快更好地进行实验。

这里信息量太大了，除了空天飞机，洲际导弹的高超声速弹头、载人飞船等，也可以用它试验。高超风洞这个领域的世界第一，中国当之无愧。

比如姜宗林介绍说，依靠这两座风洞，我们已经研制了一种7马赫的新型爆轰发动机，叫做驻定斜爆轰发动机，热效率比传统的发动机要高50%，燃烧稳定，未来几年将突破16马赫的爆轰发动机。

（中国9马赫发动机试验画面）

什么是驻定斜爆轰？这是一种新型的超燃冲压发动机，通过优化内部结构，控制激波的形状和强度，让火焰在超音速条件下也能够稳定燃烧，是未来空天飞机的首选动力。

正因为JF-12和22高超风洞的存在，可以加速发动机的研究验证，极大推动中国空天飞机的问世。中国有望在领先全世界其他国家，第一个造出真正意义上的空天飞机，大幅缩小天地运输成本，让人类加速迈进太空时代。