誰能想到「JF8」風洞,造價僅8萬塊,而沒有他,四個億也搞不出來

這個世界很名謠 發佈 2023-06-10T21:07:22.136779+00:00

古今多少事,盡在笑談中,講述軍事國防故事,謝謝關注!引言「沒有他,四個億也搞不出來!」這是中國科學院力學研究院的研究員姜宗林在獲得美國航空航天學會頒發的「2016年度的地面試驗大獎」時說的一句話。

古今多少事,盡在笑談中,講述軍事國防故事,謝謝關注!

引言

「沒有他,四個億也搞不出來!」

這是中國科學院力學研究院的研究員姜宗林在獲得美國航空航天學會頒發的「2016年度的地面試驗大獎」時說的一句話。

這個大獎主要是表彰他在研製復現高超聲速飛行條件激波風洞「JF12」中的突出貢獻,這也是首次由亞洲人獲得這一空氣動力學領域的權威獎項。

「JF12」高超聲速風洞的研製費用僅為4600萬元,而姜宗林口中的他就是新中國高超聲速風洞研究的奠基人-俞鴻儒

俞鴻儒的一生是功勳卓著的一生,也是充滿傳奇色彩的一生,他領導設計的幾個著名風洞型號,為我國航天航空事業的發展下了汗馬功勞。

風洞曾是我國航天史的硬傷

形象的說,風洞就是把天空搬到了地面上,所有的飛行器在試飛前,都將被做成模型,在地面的風洞中經受考驗。

模擬各種可能出現的情況,通過風洞試驗觀察飛行器的穩定性、飛行姿態等來判斷飛行器氣動力外形的設計是否合理。

我國航天發展史上「東風-5號」與「殲-8」研製與試飛過程中的多災多難,很大一個制約瓶頸就是,當時我國沒有好的風洞做實驗數據分析。

無論在當前,還是在可以預見的未來,高超聲速都是軍用和民用進入、探索和利用空間的重要技術領域。

所謂高超聲速是指飛行器以5倍以上的聲速的速度飛行,在軍用領域,高超聲速飛彈,高超聲速飛行器等先進武器的發展將會徹底改變未來戰爭的面貌。

而在民用領域,發展高超聲速飛行技術,能有效降低進入空間的費用和星際進入、星際再入的成本,人類將能更好的完成對未知宇宙奧秘的探索。

上世紀60年代之前,我國風洞條件非常差,長寬均不到10米,常常為驗證飛機的參數,模型比例誇張地達到1:40,研製飛行器的條件非常艱難。

如今,由俞鴻儒和姜宗林等科學家共同研製的「JF12」是目前世界上最先進的高超聲速風洞之一。

「JF12」應用了俞鴻儒獨創的「反向爆轟」技術,在速度上進一步突破達到5倍到9倍聲速,將試驗時間從之前的30毫秒提升至100毫秒。

並且將純淨的空氣作為試驗氣體,使高超聲速風洞從模擬到可以復現飛行器在天空中的飛行條件。

國際激波研究院創始人高山和喜曾說,這個設備是世界唯一的。

位於北京市海淀區的中國科學院力學所,俞鴻儒作為「爆轟驅動」技術創始人,空氣動力學專家,中科院院士平時就工作在這力學所主樓里。

此時,他己白髮蒼蒼,就像他研究了一輩子的風洞一樣,看似平淡無奇,實際上發揮著不可替代的重要作用。

激波風洞開始探索

在中科院力學所東邊,有一座不起眼的二層小樓,數十年過去了,這座小樓幾經易主,如今已經無人使用,我國高超聲速風洞的起點正是這裡。

1957年夏天,我國研製出人造衛星,空氣動力學專家郭永懷讓俞鴻儒看關於激波風洞方面的資料,說現在這個對國家很重要。

「激波風洞」是以激波管為基礎,延伸發展出來的一種試驗裝置,簡單來說就是將高壓驅動氣體和低壓的試驗氣體分別注入圓柱形場館的兩端。

中間用膜片隔開,膜片破裂後高壓氣體產生快運動的激波,將試驗氣體加熱加速,模擬飛行器在5倍乃至更高時速時飛行的條件,進行氣動試驗。

1958年,以俞鴻儒為組長的激波管研究小組在郭永懷的指導下開始研究工作

「激波風洞」著手開始研發,首先面臨的抉擇是採用哪種驅動方案?

由於當時經濟技術水平的落後,「氫氧燃燒驅動」具有驅動能力強和費用省的特點,但是國外多年的實踐經驗表明,產生的實驗氣體品質差,而且存在重大危險。

差點要人命的「JF4」

這項技術早已經被國外權威判了死刑,由於在研究氫氧燃燒驅動時,完全沒有國外的經驗可以借鑑。

團隊缺乏對氫氧燃燒理論的了解,在什麼條件下會發生爆炸,爆炸的威力又有多大,俞鴻儒和他的組員並不清楚。

所以每次做實驗時,余鴻儒都冒著生命危險,試驗中意外也屢屢發生,在力學所東面的一座二層小樓里,俞鴻儒就曾險些丟掉性命。

1963年,「JF4a」就安裝在這個樓層裡面,這一次,出現了嚴重事故,以前出事爆炸也就是把玻璃炸掉,這次巨大的爆炸直接炸毀了整個房子,萬幸的是人沒事。

JF是激波風洞的簡稱,1961年,「JF4」研製成功,彌補了我國在這一領域的空白。

儘管「JF4」並沒有達到為具體型號服務的試驗標準,但它的誕生,標誌著我國擁有了自主的高超聲波風洞。

「JF8」橫空出世,填補空白

1967年,達到國際水準的激波風洞「JF8」問世,「JF8」的研製過程十分艱難,除了攻克風洞自身的技術難題,俞鴻儒還要面對許多科研之外的困擾。

但是俞鴻儒卻認為這對自己來說也是一種機會,最終,團隊克服種種困難,「JF8」最終研製成功。

在上世紀70年代,國家組織啟動攻關時大放異彩,「東風-5號」洲際飛彈在試飛階段屢次失敗,直到「JF8」的橫空出世,才解決了設計試飛階段出現的疑難問題。

在近半個世紀的時間裡,曾經在「JF8」中淬鍊過的航天重器不勝枚舉,可以說毫不誇張地說,凡是從天安門前飛行檢閱過的國之重器全部都被它考驗過。

在2015年9月3日的中國人民抗日戰爭暨世界反法西斯戰爭勝利70周年閱兵儀式上,標誌著我軍軍事實力的洲際飛彈等尖端武器呼嘯著從走過,展現在世界眼前。

新中國幾十年來航天航空以及國防事業的發展,其實都離不開俞鴻儒和團隊,以及他們所研製的高超聲速風洞所做出的貢獻。

在力學所的研實驗室里,至今還存放著「JF8」激波風洞,許多人不知道的是,當時這台性能優異,作用突出的世界級風洞造價卻只有八萬元。

當時,這讓郭永懷都大吃一驚,實際上,俞鴻儒團隊在1965年就開始研製,前期郭永懷並未關注,他並不知道,直到風洞裝了起來他才知道。

為此他很生氣,原因是因為北大做了一個比這個小的風洞,光加工費就花了80萬,郭永懷以為俞鴻儒團隊花了幾百萬,後來一問才知道僅花八萬塊錢,他驚呼,不可思議。

僅八萬元就完成了「JF8」風洞的建造,這與俞鴻儒來到力學所之前的經歷有關,用他自己的話來說,自己就是「萬金油」。

兩次高考、三個專業、攻關克難

在俞鴻儒來到力學所之前,他曾兩次參加過高考,所選的也是兩個完全不同的方向,跟空氣動力學沒有什麼聯繫。

1928年,俞鴻儒出生於江西上饒的一個商人家庭,是家中最小的孩子。

與中國傳統的培養觀念不同,俞鴻儒的父親並沒有按照子承父業的方式去培養他,而是讓他根據自己的興趣選擇學習的東西和以後的行業。

1946年,俞鴻儒以優異的成績考入同濟大學數學系,正值亂世,俞鴻儒也積極投身到反對國民黨貪腐的學生運動中。

新中國成立前夕,俞鴻儒又參加了第二次高考,並且選擇了全新的方向,考取了大連理工機械製造專業,畢業後留校擔任助教。

此時,俞鴻儒第三次選擇了新的專業方向流體力學,正當俞鴻儒在大連理工擔任助教的時候,在數百千米之外的北京中科院力學所,與錢學森、錢三強並稱為「三錢」的力學家錢偉長,正在為新中國在力學方面的騰飛而忙碌著。

我國流體力學的先驅郭永懷也即將回到祖國,想在流體力學方面做出更大成就的俞鴻儒決定報考錢偉長先生的研究生。

1956年,俞鴻儒追隨大師的腳步,從大連來到北京,可是命運跟他開了一個小小的玩笑。

因為報的時候的導師是錢偉長,然而,錢偉長、錢學森他們的學生全是幫郭永懷招的,因為招考的時候郭永懷還在美國。

數學優秀、精通製造,畢業後擔任助教也懂得做實驗的方法的俞鴻儒,正是因為豐富的經歷,郭永懷才能放心的將我國激波風洞研究的重任交給了他。

「JF8」的問世,標誌著我國也擁有了屬於自己的高水平高超聲速風洞,並且在我國航天事業的發展中發揮了應有的作用。

然而,俞鴻儒並沒有停下自己前進的腳步,他對多年前的那次爆炸事件始終記憶猶新。

奇思妙想,爆轟技術震驚世界

「JF4」、「JF8」通過降低初始壓力,改變點火時間等方式,有效抑制了氫氧燃燒動力帶來的爆炸,解決了這一世界性難題

但是在研製的過程中,俞鴻儒卻提出了一個更為大膽的設想,與其抑制爆轟的出現,不如利用爆轟產生的巨大威力作為新的動力進行風洞試驗。

這一富有想像力的研究方案為俞鴻儒和團隊指明了一個新的研究方向,在此之前,世界上還從未有科學家提出過這種想法。

事實上,這個想法,早在1963年時,愈鴻儒就產生了,然而,由於想法超前,於鴻儒的方案在當時並不被理解,加上沒有相應的技術條件,就沒有採用。

從有了爆轟技術的想法到要證明其具有真正的可行性,俞鴻儒和團隊堅持研究了20多年。

20年磨一劍,這種堅韌的性格是得益於父親對他的影響,父親是個生意人,他的生意經就是「別人瘋狂做的生意我不做,別人不做的我卻做」。

父親的「反其道而行之」的做事理念在俞鴻儒身上得到了充分的體現,也許正是因為這樣的理念讓他可以創造性的想到:「不僅不抑制爆轟,而且還要將爆轟驅動轉化為風洞研究的新技術」。

1988年,俞鴻儒終於在西德馬普技術學會上通過一系列試驗,證實了爆轟技術是可行的,並且得到了德國和法國科學家無比欽佩的讚嘆。

而此時,俞鴻儒也已年過花甲,在中科院力學研究所JF實驗樓里,有台與「JF8」放在一起的「JF10」裝置,這在國際上是第一座爆轟驅動高焓激波風洞。

「JF10」、「JF12」引領世界風洞水平

「JF10」它的特點是能把試驗氣體溫度產生的非常高,能給航天載入飛行器的研究提供了一個有效的平台,能為真實氣體效應的研究提供了一個有力的支撐。

2007年,中國力學大會上,「JF10」被評為中國力學近十年五大進展之一,在國防863(國家高技術研究發展計劃)、973(國家重點基礎研究發展計劃)、國家自然科學基金等項目中發揮了重要作用。

為了能讓爆轟驅動的高超聲速風洞真正發揮作用,2012年,「JF12」應運而生,在位於北京市懷柔區中科院力學所某試驗基地,建造了這座名為「高超巨龍」的世界級風洞。

「JF12」是個龐然大物,現場觀之,甚為震撼,整個設備從開始到點火要經歷幾個小時準備。

在「JF12」點火的一瞬間,伴隨著巨大的聲響,256米長,上百噸重的風洞瞬間發生劇烈的運動,外表看似乎不動聲色,風洞內部實則已經風雷動天。

整個試驗過程只維持了幾秒鐘,真正能夠獲得有效實驗數據也只有100毫秒,比人類眨眼的速度還要短上不少。

為了實現從第一代風洞「JF4」的幾毫秒到最新「JF12」的100毫秒,俞鴻儒為之奮鬥了半個多世紀。

航天之幸、祖國之幸

由於保密的原因,外界無法看到在風洞試驗中飛行器模型的樣子,而這樣的試驗在飛行器開始試飛前要經歷成千上萬次,也只有在風洞中經歷風與火的淬鍊之後,飛行器才能翱翔於天際。

俞鴻儒在國家最需要的時候臨危受命,開始我國高超聲速風洞的研究,利用氫氧燃燒驅動技術,將我國一代代飛行器送上天際,又通過爆轟驅動技術震驚世界。

「JF12」的誕生使我國風洞完成了質的再次升華,使我國航空航天事業的再次騰飛保駕護航。

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