“大型風(fēng)洞研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究”?？?jiǎn)介

王鐵進(jìn)，朱孝業(yè)

中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院 北京 100074

大型風(fēng)洞是研究和發(fā)展航空航天領(lǐng)域先進(jìn)飛行器和交通運(yùn)輸領(lǐng)域高速車輛的關(guān)鍵試驗(yàn)設(shè)備，代表了一個(gè)國(guó)家的整體裝備能力。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力持續(xù)快速增強(qiáng)，裝備制造能力不斷提升，被譽(yù)為“先進(jìn)飛行器搖籃”的大型風(fēng)洞得到了飛速發(fā)展。我國(guó)相繼建成了一批躋身于國(guó)際同類先進(jìn)設(shè)備行列的大型風(fēng)洞，成為我國(guó)航空航天飛行器和交通運(yùn)輸高速車輛研制的主力設(shè)備，這樣相關(guān)的研究工作就擁有了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)，不會(huì)再因大型風(fēng)洞設(shè)備的缺乏而受到忽視與排擠。

這些大型風(fēng)洞的成功研制和應(yīng)用，彰顯著鮮明的中國(guó)特色和創(chuàng)新精神，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

首先，這一批先進(jìn)的大型風(fēng)洞設(shè)備滿足了我國(guó)大型先進(jìn)飛行器和交通運(yùn)輸高速車輛研制對(duì)大型氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱風(fēng)洞的迫切需要，補(bǔ)齊了我國(guó)主力氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備的短板，拉平了我國(guó)大型風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備與國(guó)際同類設(shè)備在尺寸、性能上的差距。過(guò)去，由于缺乏大型風(fēng)洞設(shè)備，我國(guó)大型先進(jìn)飛行器的許多氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱試驗(yàn)需要到其他發(fā)達(dá)國(guó)家的大型風(fēng)洞中進(jìn)行。風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，我國(guó)科研人員只能在風(fēng)洞試驗(yàn)室外等待試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，不能參與試驗(yàn)過(guò)程。這是一件既費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)間，且不利于技術(shù)積累和保密的事情。這一批大型風(fēng)洞設(shè)備種類齊全，涵蓋馬赫數(shù)范圍廣，基本包含了從低聲速、亞跨超聲速、高超聲速到超高聲速范圍的風(fēng)洞。其中，低聲速和亞跨超聲速風(fēng)洞主要解決氣動(dòng)力問(wèn)題，高超聲速和超高聲速風(fēng)洞主要解決氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱問(wèn)題。目前，國(guó)際上的大型低聲速主力風(fēng)洞為6 m×8 m試驗(yàn)段截面的連續(xù)運(yùn)行多用途回流風(fēng)洞，我國(guó)建成了兩座該類型風(fēng)洞；大型常規(guī)高超聲速主力風(fēng)洞的噴管出口尺寸為1 m量級(jí)，我國(guó)有三座該量級(jí)的風(fēng)洞，主要解決高超聲速飛行器的氣動(dòng)力問(wèn)題；大型超高聲速風(fēng)洞可同時(shí)研究高超聲速飛行器的氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱問(wèn)題，其主力風(fēng)洞的噴管出口尺寸為2 m量級(jí)，我國(guó)有兩座該量級(jí)的風(fēng)洞，其中一座超高聲速風(fēng)洞的總體方案是我國(guó)科研人員在多年研究的基礎(chǔ)上提出的全新方案，我國(guó)依此方案建成了世界上獨(dú)有的2 m量級(jí)爆轟驅(qū)動(dòng)的高能激波風(fēng)洞。

其次，這些大型風(fēng)洞設(shè)備均為我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造、自行運(yùn)行和維護(hù)，其流場(chǎng)品質(zhì)達(dá)到優(yōu)良水平。為了實(shí)現(xiàn)大型風(fēng)洞完全自主的目標(biāo)，我國(guó)幾代科研人員對(duì)大型風(fēng)洞設(shè)備的總體方案和關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)建造技術(shù)，進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的攻關(guān)研究，突破了風(fēng)洞的設(shè)計(jì)瓶頸、關(guān)鍵技術(shù)和國(guó)外封鎖，形成了具有中國(guó)特色的大型風(fēng)洞設(shè)備群，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的彎道超車；其突出成果有連續(xù)式亞跨超聲速風(fēng)洞的關(guān)鍵技術(shù)—大功率、大流量多級(jí)軸流壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)建造技術(shù)—的實(shí)現(xiàn)，這為我國(guó)2 m量級(jí)甚至更高量級(jí)的連續(xù)亞跨超聲速風(fēng)洞提供了中國(guó)自己的“心臟”。同時(shí)，我國(guó)科研人員與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)和人工智能技術(shù)，在大型風(fēng)洞設(shè)計(jì)之初就采用先進(jìn)的一體化思想，使設(shè)備的自動(dòng)化水平跨入了國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了外觀整潔、運(yùn)行自動(dòng)化、數(shù)據(jù)采集和處理實(shí)時(shí)化、試驗(yàn)結(jié)果數(shù)字化及圖形化等功能。

最后，通過(guò)這些大型風(fēng)洞的成功研制和運(yùn)行，以及在這些設(shè)備上進(jìn)行的大量先進(jìn)飛行器型號(hào)的試驗(yàn)研究，我國(guó)培養(yǎng)了一大批各類風(fēng)洞的研發(fā)、設(shè)計(jì)建造和運(yùn)維人才。他們膽識(shí)俱佳、敢于創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，針對(duì)不同的風(fēng)洞技術(shù)特點(diǎn)，組成了學(xué)科完整的各具特色的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，是我國(guó)大型風(fēng)洞設(shè)備技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新的儲(chǔ)備人才，使我國(guó)大型風(fēng)洞技術(shù)傳承有序、后繼有人。

在大型風(fēng)洞設(shè)備的研制過(guò)程中，產(chǎn)生了豐碩的研究成果，大量寶貴的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)需要總結(jié)和交流，這是廣大參研人員和關(guān)心大型風(fēng)洞技術(shù)發(fā)展的科技人員的愿望?！秾?shí)驗(yàn)流體力學(xué)》期刊長(zhǎng)期關(guān)注大型風(fēng)洞設(shè)備的建設(shè)發(fā)展，了解廣大科技人員的心聲，義不容辭地?fù)?dān)負(fù)起搭建交流平臺(tái)的責(zé)任，通過(guò)出版“大型風(fēng)洞研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究”?？?，滿足了科技人員總結(jié)和交流的心愿。

編輯部非常重視此次專刊的工作，廣泛邀請(qǐng)專家撰稿、組織審稿；領(lǐng)域內(nèi)專家在百忙之中，細(xì)致謀篇，精益求精，為?？霭娓冻鲂羷?。在此，對(duì)各位專家及團(tuán)隊(duì)的精彩研究以及審稿專家的嚴(yán)謹(jǐn)把關(guān)表示誠(chéng)摯的謝意！

本次“大型風(fēng)洞研制及其關(guān)鍵技術(shù)研究”?？瘉?lái)稿踴躍，收稿豐富。由于篇幅有限，先行推出其中12篇文章，后續(xù)還會(huì)陸續(xù)推出大型風(fēng)洞相關(guān)主題的專欄文章。希望本專刊及后續(xù)文章能夠在大型風(fēng)洞技術(shù)總結(jié)和交流中起到拋磚引玉的作用。