中國高超音速風洞全球一流,火箭橇試驗技術遠不及美國
2018年3月的一則報道里,中科院高溫氣體動力學國家重點實驗室研究員韓桂來向外界透露,我國將研製10~25馬赫的高超音速風洞,其各項指標將達到世界先進水平,將用於進行太空梭的試驗。而在此之前,我國的風洞就已經獲得很好的發展,比如F12風洞實現了全球一流。但同時也應當注意,高超音速風洞不是萬能的,它存在著一定的缺點。
中國在風洞技術領域已經達到全球一流水平,但這種實驗設施也存在著很多局限性。
毋庸置疑,風洞試驗是我國目前最先進、綜合實驗能力最強的地面氣動力試驗手段,但另一方面,由於風洞流場品質、洞壁干擾、試驗模型和風洞尺寸限制等因素的影響,它又有一定的局限性。在風洞中,一般是進行縮比模型的試驗,而這種辦法會造成測試數據的不準確,對我國研製先進戰鬥機、導彈、高超音速飛行器和大型飛機有著很大的不利影響。
除了用風洞試驗之外,還有一種辦法就是進行實機的飛行試驗。但是,這種試驗也會受到測量設備和手段的影響,獲得的數據十分有限,同時又由於環境的複雜性,往往很難獲得準確的氣動特性參數。而在這兩種方式之外,還有一種非常有效的測試方式,那就是火箭橇試驗。
最開始想出火箭橇的是德國人,但應用最廣泛,技術最強大的是美國。
在現代航空航天也的技術發展之中,火箭橇試驗扮演著極其重要的作用。
簡而言之,火箭橇試驗就是在試驗滑軌上,利用火箭推進的滑車對飛行器部件進行高加(減)速、高速氣流作用和一些特殊環境下的綜合性實驗。該試驗設備的主要構成包括軌道、滑車、制動系統、測試設備和輔助設施。這種設備對滑軌的精度要求極高,通常要求軌道直線型相對精度能夠達到一百萬分之一。除此之外,還對滑軌基礎和鋼軌的平順度等等方面有著苛刻的要求。從分類上看,火箭橇的軌道有單軌、雙軌和三軌等幾種,但最常見的是單軌。
最先提出火箭橇設想的是德國人,但在這個領域內技術最強的是美國。早在1945年,美國就在愛德華空軍基地建造了一條長為670米長的火箭橇滑軌。而到今天,目前世界上大多數的火箭橇試驗設施都在美國國內,至少有16處之多,滑軌長度涵蓋多種規格,完全可以保障其航空航天工業進行相關技術領域的實驗。美國之所以在航空航天領域技術之所以這麼強,肯花大量資金吸引和留住人才隊伍這是其一,還有一點就是能夠對技術實驗基礎設施投入大筆大筆的錢。
世界上最長的火箭橇在美國霍洛曼空軍基地,總長度為16千米,曾經做過速度達到8.5馬赫的實驗。
美國火箭橇試驗設施的特點是,技術強,規格多,經驗豐富,能夠對航空航天業提供很好的保障。
在美國的火箭橇滑軌中,霍洛曼空軍基地的試驗設施最值得一提,它是世界上長度最大的火箭橇滑軌,總長度為16千米左右,也是同類設備的吉尼斯世界紀錄保持者。2003年4月30日,美國在該設施實現了火箭橇達到8.5馬赫的速度記錄。這個速度換算過來就是10430千米/小時,即便是你擁有世界上最快的賽車,在它面前,你也只能低著頭看大腳拇指。
同美國相比,我國的火箭橇試驗設備發展較晚。最初,為了進行航空救生設備的實驗,在黃河灘不常用的普通鐵軌上建立了火箭橇試驗設施,雖然可以用,但對相關技術領域的試驗支撐能力很有限。1987年7月,我國才開始投資建造第一條專門的火箭橇滑軌,經過10年才建成。該試驗設施的建成,使我國成為美國、英國、法國和俄羅斯之後第五個擁有火箭橇試驗滑軌的國家。
同火箭橇相比,賽車的速度在它面前就是洒洒水啦。
該火箭橇試驗設施的滑軌的精度超過了美國的霍洛曼滑軌,但長度只有3132米,在試驗的最大馬赫數和試驗多用途性方面,都遠遠不及後者。而隨著航空航天對這種試驗設施的要求越來越大,我國又開始建造長度更大的火箭橇滑軌,其長度增至9千米。然而,它同美國最高水平還差得很遠,但根據今年早些時候兵器工業測試研究院發布的消息,我們將把9千米滑軌延長至16千米,這樣便能夠達到同美國大致相當的水平。
近年來,我國也在加大對火箭橇設施的投入,16千米級滑軌正在籌劃招標之中。
雖然我們一直在加強火箭橇試驗設施的建設,但無論是在技術水平上,還是在設施的規格多樣性和規模上,都遠遠不及美國。而近年來實施補課,對於航空航天領域的研發來說的確是非常不錯的消息。依靠更強大的火箭橇試驗設施,我們可以在高超音速飛行器領域獲得更大的建樹,而在其他航空航天器的試驗領域,也會得到精度更高、更可靠的數據,這反過來又會促進相關領域的騰飛。


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