引言

近日，中國科學院力學研究所傳來好消息：JF-22超高速風洞成功驗收，中國風洞技術取得突破性進展！

目前，這是全球速度最快的風洞，最高能夠模擬33馬赫的超高音速環境。更讓人感到振奮的是，研究人員直接表明，這項中國獨創的技術，竟然直接領先了美國20年。

那麼，什麼是JF-22？它有何種用途？中國又是如何彎道超車美國的？

讓我們先從超高速風洞說起，一探究竟。

什麼是「超高速風洞」？

首先，咱們得弄明白一個基礎問題：什麼是風洞？

風洞技術屬於航天航空領域，本質上是一種空氣動力實驗。最早的風洞技術起源於美國人萊特兄弟。萊特兄弟不光是飛機的發明者，也是風洞的締造者。他們利用風洞獲取了大量的氣動數據，為飛機的實體化奠定了基礎。

在人類探索宇宙的過程中，風洞技術也發揮著不可替代的作用。宇宙飛船進入地球大氣層時，往往會遇到複雜的氣動與氣動熱問題，唯有依靠風洞中的一次次試驗，才能找到解決問題的良方。

風洞技術如同一把鑰匙，開啟了人類漫遊天際的大門。

隨著航空技術的不斷發展，風洞也完成了「進化」，超高速風洞應運而生。所謂超高聲速，指的是氣流馬赫數的範圍，就具體數值而言，至少要超過5馬赫。與普通的風洞不同，超高速風洞專門服務於飛彈、人造衛星與太空梭。

太空梭在返回地面的過程中，會歷經兩個階段，從自由分子流區到高超聲速連續流區。為了保證安全性，科學家們會使用超高速風洞來驗證這兩個階段里飛機的氣動力熱特性。由此可見，超高速風洞意義重大。

超高速風洞又可具體分為四類，即常規高超聲速風洞、激波風洞、低密度風洞與熱衝風洞。

這些風洞用途各異，卻有著同一個特點，那便是研發成本高，難度大。

我們可以想像一下，風洞實際上是一種「人造天空」，太空飛行器在「人造天空」里模擬飛行，得出數據，最終應用於實踐。數據越準確，「人造天空」的精度就得越高，氣流速度越快，便越接近現實，這也正是超高速風洞所努力的方向。

但是，每建造一個超高速風洞，都需要耗費大量的財力物力，光是能源損耗便數字驚人。難怪有人說，風洞技術只是大國的專利，因為小國根本消耗不起。

風洞速度越快，模擬飛行越逼真，便越能助推尖端航空器的研發工作。因此，超高速風洞幾乎是大國的「兵家必爭之地」，所有大國都在思考同一個問題：如何讓自己的風洞更快一點？

細數全球大國，說到超高速風洞技術，就必然要提到美國。

• 美國風洞發展史

二戰勝利後，美國航天航空業蓬勃發展，超高聲速系統建設也由此起步。

20世紀60年代，美國政府制定了詳細的計劃，決定投資製造一批超高聲速設備，超高速風洞的搭建被正式提上日程。儘管美國起步早，但研究成果卻不盡如人意，這是由多方因素造成的。

首先，美國缺乏完善的超高速風洞發展戰略，沒有給科研機構提供持續性的支持。

美國科學家在上世紀60年代就提出要建超高速風洞，相關設計活動都已經如火如荼的展開，但國家卻偏偏在70年代初變卦，轉移科技發展重心，變相放棄了超高速風洞。資金不到位，神仙也難救，原本設計好的圖紙只能全部報廢。

又過了十多年，超高速風洞建設才迎來了新的轉機。

1986年，美國啟動NASP計劃，即「國家空天飛機計劃」，該計劃再次提出，美國需要建設屬於自己的超高速風洞。為了進一步推動計劃實施，1992年，美國國防部與NASA聯手，成立工作組，撰寫了一份《高超聲速試驗投資規劃》，可惜並未獲批經費。

但國防部與NASA不死心，又在兩年後推出了一份新的報告。在這份報告中，國防部與NASA指出，發展超高聲速系統應當循序漸進。

美國可以先建設一批風險小，投入少的基礎設備，然後再發展複雜的大型系統。而超高速風洞則明顯屬於後者，為了表明該風洞的重要性，國防部和NASA還專門發布了一份《國家風洞設施研究》。

然而，這些計劃最終均未獲得財政支持，所有成果付之東流。美國是一個兩黨制國家，兩黨之間經常相互爭鬥，無法集中力量辦大事。直到進入21世紀，美國的超高速風洞建設才重新走上正軌。

其次，美國在建設超高速風洞的過程中缺乏統籌能力，好高騖遠，導致發展效果不佳。

在美國，想要開發超高速風洞，就必然會涉及到多個利益集團。國防部、NASA與美國工業界各自為政，都想要掌控核心技術，為自己攫取最大的利益。因此，惡性競爭時有發生，研發的整體進度必然會受到影響。

除此之外，美國在研發超高速風洞時還有許多不切實際的幻想。

比如，美國將超高速風洞的建造與飛行器系統的開發綁定，將理論數據與實踐運用無縫對接，實現「一勞永逸」。但是，這種做法完全違背了客觀規律，註定不會成功。

超高速風洞是複雜的大型設備，建造周期為10-20年，相比之下，飛行器系統的開發周期一般為5-10年，二者本就不可能同步。

由此可見，美國並未把握住發展超高速風洞的機會。

聊完美國，再來聊聊中國，在發展超高速風洞這件事上，中國目光長遠，上下齊心，這才締造了JF-22的傳奇。

橫空出世的JF-22

儘管中國的超高速風洞起步較晚，但從最開始，中國便目標明確。

第一，要建設激波風洞，第二，要儘可能提高風洞的速度，第三，要在國家層面給予戰略支撐。從這三點來看，中美高下立判。

激波風洞在超高速風洞研究中占據著重要地位，與其他三種類型的風洞相比，激波風洞的優勢極為明顯。激波風洞運行方便，結構簡單，造價也相對低廉，是一款性價比較高的超高速風洞。

最重要的是，超高速風洞發展時間較長，目前技術最為成熟，很適合作為「入門級」風洞。因此，中國選擇率先發展激波風洞，是十分明智的決定。

但與此同時，中國深知，飛行器疊代更新速度太快，普通的激波風洞恐怕很難滿足實驗需求，既然要建設，倒不如在能力範圍之內，建設出一個速度最快的激波風洞。

於是，2008年1月，JF-22超高速風洞建設計劃正式啟動。

該計劃從最開始便得到了國家層面的大力支持，直接被劃分為八個重大科研裝備研製項目之一。

JF-22超高速風洞科技含量極高，既運用了激波反射型正向爆轟驅動方法，又採用了正向爆轟驅動激波風洞體系，而這兩種技術都是中國的獨創，是純正的「中國製造」。

在這兩種技術的加持下，JF-22超高速風洞能夠產生超過音速30倍的超高速氣流，甚至能達到每秒10公里的驚人速度。

建設計劃啟動後，各方通力合作，確保計劃順利推進。在歷經招標、設計、研製與加工等階段後，JF-22超高速風洞在2020年通過中期檢查，國家科學基金委員會數理學部專家組給予了極高評價。

2021年4月，風洞進入現場安裝階段，同年8月，安裝完成。2023年5月30日，風洞迎來了最後的驗收，在結題驗收會議上，專家們一致認為：JF-22超高速風洞各項指數達標，可以投入使用。目前，風洞的最高速度為33馬赫。

這是中國風洞建設史上濃墨重彩的一天，中國又一次走在了世界前列！

消息傳出，美國科學界震動。越是頂尖的科學家，越知道這個數字意味著什麼。美國高超音速專家克里斯指出，超過30馬赫的超高速風洞十分罕見，因為這種速度一般只會在太空飛行器返回大氣層的過程里出現，模擬起來難度極高。

美國研發多年，都沒有取得突破性進展，但中國偏偏做到了，這項技術至少領先了美國20年！

JF-22超高速風洞意義重大，它為中國航天航空事業帶來了全新的可能性。

首先，它將大大降低中國的航天航空成本。風洞建成後，衛星與太空飛行器的發射費用將減少九成。

其次，JF-22超高速風洞能夠幫助中國研製一大批新武器，如六代無人戰機、空天貨運飛機與高超音速飛彈，大大提升中國的航天航空實力。

結語

可以確定的是，JF-22超高速風洞研發成功只是起點，而非終點。相信在不久的將來，這款風洞將帶給人們更多的驚喜，從航天大國到航天強國，中國步履不停，始終在路上！

參考文獻：
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