【军武次位面】作者：乐乐

7月15日晚间，《央视新闻》对国产JF-22风洞完成验收，进行了重点报道。作为国产风洞再次引领世界潮流发展的标志性作品，官方对JF-22风洞的特性、地位和作用进行了简单阐述，让外界初步认识到了这款风洞的意义所在。不过，受制于报道篇幅，官方对国产先进风洞的介绍有限，使得外界对“JF系列风洞”，甚至是国内风洞的实际水准和战略价值，并没有一个清晰的印象。

▲官方对JF-22风洞进行了重点报道

1968年，在钱学森、郭永怀两位大师的建议下，中国在四川省绵阳市安县，组建了中国空气动力研究与发展中心，由此开始中国风洞群的大规模建设。按照官方在近年的总结性报道，“绵阳气动中心已经成为世界第三、亚洲最大的风洞群，其中2.4米跨音速风洞等8座风洞，成为世界同类风洞的领先量级，可以开展从低速到24倍音速，从水下、地面到94千米高空范围内的气动试验研究”。具体到应用领域，风洞主要用于航空和航天，这种通过人工产生和控制气流在管道中运行，模拟飞行器或其他物体周围气体的流动，并观察相关作用、物理现象的管道装置，至今依然对航空航天发展有决定性意义。

因为人类虽然在空气动力学，甚至是整个流体力学领域发展上百年，但即使加上超级计算机辅助，依然无法实现对其精准掌控，必须通过模拟、复现复杂情况下的实际气动变化，来总结、分析和判断。

▲现代先进战斗机对复杂飞行条件控制水平要求越来越高

举几个实际例子，上世纪80年代美国发展航天飞机时，预先通过模拟航天飞机的各种姿态、飞行路径、体况调整，进行了超过10万小时的风洞试验。美国空军在研发F-22隐身战机时，风洞试验前后经历10年，对23种气动模型方案，在22种不同类型的风洞中进行75项，总计超过44000小时的风洞试验。国内也在2006年公开刊文指出，“某飞行器在设计中利用风洞试验，在气动布局设计、流动控制、机理研究等静态研究基础上建立全新体系，运行角度从负5度转到115度，攻克了‘眼镜蛇机动’难关”。当然，随着技术发展，风洞类型也逐渐拓展，其开始应用到高速列车、汽车，甚至是大型建筑的抗风试验当中。像国内高铁就通过空气动力学试验，对列车外形进行调整，最终实际减阻约1%，每年因此节省电能超过3亿千瓦时。

▲F-22研发时的风洞试验过程，是其他战斗机同样会经历的

风洞比较常见的分类方式有两种，外界最容易接触的是马赫数，也就是试验段气流最大速度和标准音速的比值。一般来说，0.4马赫以下的被称为低速风洞；0.4到1.4马赫的为跨音速风洞；1.4到5马赫的为超音速风洞；5马赫以上的为超高速风洞。另一种是雷诺数，主要反应表征风行器受到的黏性力，这个参数相对专业一点，也有点复杂，这里不再赘述。低速风洞技术相对简单，像国内在1965年就建成了FL-8连续式低速风洞，不过这类风洞试验段管道截面尺寸较大，可以完成一些大尺寸风洞试验。中国的NF-3风洞是目前亚洲最大的低速翼型风洞，现有18米长的螺旋桨试验段，对国产运-8/9的气动优化起到很大作用。而在2019年完工的8米级FL-10低速风洞，则主攻低噪声气动试验。

▲“风雷1号”跨音速风洞是国内在该领域的开山之作

跨音速风洞的地位直线上升，特别是现代战斗机速度大多数都在这个区间，因此跨音速风洞的数量和品质，对战斗机设计能力有决定性影响。在1962年投入使用的沈阳1号（后更名为FL-1“风雷1号”），正是国内第一座跨音速风洞，其的问世，也奠定了国产战斗机风洞试验的基础。1999年启用的2.4米跨音速风洞，则是国内的另一个代表者，其雷诺数为Re1.3×107，至今依然是全球常规常温跨音速风洞的巅峰之作。当然，最新在2020年完工的FL-62跨音速风洞，更是达到了该领域的最尖端水平。至于超音速风洞，由于其出现时间较晚，因此国内在实际建设中，往往建造的是以超音速为主，兼顾亚、跨音速的三合一风洞。像2007年开始使用的FD-12，以及随后发展的FL-2、FL-60都是如此，其中FL-60官方曾有报道，指出其对临近空间飞行器、空天飞机等项目，起到重大作用。

▲三合一风洞一般还是有自己主攻领域，并非全能

在超高速风洞领域，试验气体在超高压的冲击下，性质发生很大变化，甚至会开始液化，因此，“高超音速风洞”只是一个代指，实际命名会根据风洞特性变得很复杂，比如国产JF-10氢氧爆轰高晗微波风洞。命名上的每一个字都有自己的意义，这也使得“高超音速风洞”的技术特性极为复杂。概括性的来说，国产JF-10系列，从JF-8、JF-10到JF-12，再到JF-22一直都是该领域的世界顶尖水准。在这个过程中，师从元勋郭永怀，后为国内高超音速风洞泰斗的俞鸿儒，居功甚伟。举个例子，国内JF-12的最大试验时间大概是100毫秒（成本大概是一毫秒一万人民币），而同类型美国、欧洲风洞只能做到30秒左右，这是很厉害的。

▲先进超高速风洞是国产军用高超音速武器发展的基石

最新投入使用的JF-22，官方给出了很多基础数据，有兴趣可以查阅相关文献深入了解。简单来说，JF-22主要模拟40至80千米飞行高度的高超音速飞行器工作环境，除了进一步推动中国高超音速和高温气体动力学发展之外，还对临近空间高超音速飞行器发展，提供关键支持。近几年以俄制“匕首”、中国东风-17为代表的高超音速导弹，很受关注，不少国家也纷纷跟风上马项目。这里简单概括一点，无论是现代战斗机、宇宙航空器还是高超音速导弹，没有自己掌握的先进风洞群，就永远不要想走到世界最顶端。