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内容来源：合毅科技所属栏目：热点更新日期：2024-12-01

风压论文

一直以来，无论是中美军事能力对比，还是中美第一岛链军事演习，一个绕不开的话题就是中国的陆基导弹技术，尤其是现在我国的高超音速导弹技术，可以说是妥妥的世界第一。为什么我国的导弹技术这么强？根本原因在于我国的风洞技术已经远超世界各国。如果你觉得这个“远超”用得不对，那么不妨接着往下看。导弹关键在制导很多人可能对中国高超音速导弹世界第一持怀疑态度，觉得俄罗斯的“锆石”、“匕首”，美国的AGM-183A都是大名鼎鼎，预计飞行速度达到了20马赫，打击能力不俗。然而，许多人忽视了一个非常关键的要素，那就是导弹的制导能力。虽然说现在的导弹威力非常巨大，理论爆炸范围能够覆盖几十公里，但我们都知道实战时一枚导弹最多打击一个军事基地或者大型商场大楼。加上由于打击的距离太远，动不动几千公里，产生的射击误差往往也是非常大的。所以导弹之所以被叫做导弹，就是因为它必须要先拥有超高的末端精准制导能力。精确制导还不仅仅是指一发导弹打击的精度，而是指2发导弹前后脚命中同一目标的精度。如果现在的导弹没有这种能力，那就只能说是有制导能力，该叫做超音速火箭炮了。所以，研究导弹的重要工作就是要把精准制导放在飞行速度前面。然而，纵观世界各国，无论是高超音速导弹还是洲际导弹，在公开试验中都未能实现精准这一目标。而我国的东风-17高超音速弹道导弹，很早以前就实现了这一点，因为我们的这个导弹很大一个战略目标，就是要准确打击美国海上的航母。过去美国的导弹一直在吹嘘速度，说什么自己的AGM-183A最高时速能到达20马赫，但对打击精度却是只字未提。在2021年3次试验和2022年的一次试验中，这种导弹测试结果都令美国军方不满，连美国国会都裁减了它1.61亿美元的研发经费。俄罗斯的“匕首”在俄乌战争中的表现还不错，3次实战使用，第一次摧毁了一处乌军大型导弹和航空弹药库，第二次突破了基辅市的“爱国者”防空系统，并使其陷入瘫痪，第三次打击了乌克兰一处一购物中心，引爆了当地的天然气管道。但值得注意的是，俄罗斯的是利用米格-31K战斗机发动的空袭，这放在中美这种大国对抗中，基本上是不会给你这种机会的。所以，匕首导弹确实也没有真正展示自己远距离打击目标时的制导能力。中国的制导能力就毋庸置疑了，美国现在很担心我国的导弹，航母不敢开进来，在韩国部署萨德，在菲律宾和日本部署中程导弹，实际上都是出于这一考虑。在洲际导弹上，我国在国庆前发射的东风-31精准打击目标，已经让世界安静下来了，更别说东风-41了。而反观五常其他四国，过去一直吹的洲际导弹一个都还没能完成精准打击试验。从这些就可以看出，在全球的导弹制导能力上，中国已经是名副其实的世界第一了。风洞技术西方国家高超音速导弹和洲际导弹试射频频失败，没有其他原因，就是风洞技术不行。风洞的原理其实很好理解，我们知道飞机在天上飞得很快，必然受到强大的空气阻力。那么我们反过来想想，是不是可以说飞机在空中相对不动，是风速非常快呢？于是，在这种相对理论下，就产生了制造风洞测试飞机性能的想法。最早的风洞是由英国人韦纳姆在1871年建成的，当时实验风速为0.8马赫。但直到30年后，美国莱特兄弟制造的风洞才成功试验和制造了世界上第一架飞机。后来风洞不光是制造飞机了，任何飞行器都可以实验，像火箭、导弹、卫星设备等等。在风洞技术日益成熟的时候，美国作为其技术发展的前沿，有不少科学家开始研发超音速风洞，即风速在1马赫以上的风洞。世界第一个超音速风洞还是美国做出来的，风速是2.75马赫。而当时参与超音速风洞设计的技术人员只有5个人，他们就是当时世界上唯有的超音速专家。中国为什么今天的高超音速风洞这么发达？那都是因为钱学森就是这5个人中的一个。钱学森回国后，将这些技术也传授给了他的弟子们，才有了中国现在的世界领先。那么美国人后来在干什么呢？怎么就落后了呢？美国看中了计算机模拟风洞技术，又叫计算流体力学（CFD），于是转向这方面研究去了。 CFD听上去非常高级，但是半个多世纪过去了，还无法实现普适湍流模型，结果就是模拟不出来实际飞行情况，这么一来美国的风洞技术可不就落后了吗？著名理论物理学家海森堡去世前就说，他要去问问上帝两个问题：相对论和湍流。看来直到这位科学家去世，他都无法通过计算机模拟出真正的超音速风洞。钱老当时觉得咱们没这个条件，还是坚持做实际风洞稳妥一些，这才有了技术上的赶超。各国风洞对比这里简单介绍一下现在各国的风洞技术。我国10倍音速、20倍音速的风洞都有，只要你把飞行器的模型做好，放到里面吹风就好。风洞会完美地诠释你的飞行器材料抗不扛得住压力和热量，在高速下会产生多少的方向偏差。技术人员根据影像和数据，对模型进行不停地改变，慢慢的就能够制造出趋近完美的飞行器。目前我国已经公开的最强风洞是JF-22，管道长度167米，官方数据说风俗约30马赫，但有数据认为它最大可能达到38马赫。它的外形数据乃至实验时的图像都得到了央视的报道，而且各种论文数据也都是公开的。外国的高超音速风洞很少的，基本上都只能是靠计算机模拟。俄罗斯，目前似乎只有8倍音速风洞，虽然匕首自称有10马赫，但咱们真没见识过它远程射击时的精度。法国向中国申请过吹一次10倍风洞，中国开价2亿欧元，法国觉得贵还在谈，说明法国还没有能力制造10倍风洞，英国的技术水平也差不多。土尔其也申请过一次10倍风洞，它出价800万欧元，中国理都懒得理它。欧空局也申请过，是20倍风洞，中方出价5亿欧元，他们也同意，但其它条件没谈好。因为我国想要共享一下欧空局的研究数据，原因嘛，这么贵的风洞我总得检查一下吧，万一你的模型把咱们的宝贝卡住了怎么办？实际上以前欧空局就这么对我们的，也算是一律平等了。美国风洞还是有争议的，有的说已经达到了30马赫，还有的说就只有6马赫，连俄罗斯都不如。美国也通过日本向我国申请吹一次，中方开价50亿美元，而且共享数据，美国没同意。这说明美国至少不可能有30马赫的风洞，甚至最多只可能是10倍，不然美国没必要找我们，我们也不会这么狮子大开口。至于日本那个，只能容许50厘米大的模型进入风洞，试验能用的时间就2-3毫秒。因为风洞技术扛不住压力，只能自动降低内驻室的压力，这种降压会严重影响测试结果。你的风洞连风压都不能完全展示实际情况，又怎么可能拿到真正可用的数据呢？也难怪日本发射的火箭在万众瞩目的时候应声爆炸了，这种高精尖技术，稍微一个数据错误就是满盘皆输啊。相比之下，我国的JF22提供的空间直径达到了2.5-4米，全尺寸模型，100毫秒的试验时间，30马赫风速，综合起来这就非常能够还原实际情况了。中国风洞技术无法模仿中国为什么敢于公开自己的部分技术和影像资料呢？实际上就在于我国的爆轰技术真的和国际上是不同路线，属于完全的自主创新了。国际上要么是沿用最早的主流机械压缩模式，要么是主要靠计算流体力学（CFD）。我国的JF-22能达到30-38马赫风速，这是传统方式无法模拟的，只能靠爆轰来产生动能，所以JF-22又叫爆轰驱动超高速高焓激波风洞。爆轰不是指炸弹爆炸，而是利用化学技术，通过类似粒子碰撞的方法释放巨大的动能。官方的说法是，将分子解离主导的复杂介质超高速流，用于模拟高超音速风力。这种技术路线在国际上是独一份的，属于真正的自主创新技术。国际上风洞理论最先进的美国，因为早年间放弃了实体风洞的深入研究，现在对于很多理论已经远远落后于中国。比方说，你的风洞要检测模型在超高温和高压下的数据，至少得有不受风压和高温影响的测量仪器吧。但材料往往都是受这种因素影响很大的，美国现在就无法在高强度风洞中精确地测量数据。总体来看，说一句中国在风洞技术上领先国际20年不过分吧。目前，我国也是比较重视计算机流体这个技术的，试图将它和实际的风洞技术相结合，从而达成技术上的相辅相成。毕竟，万一以后计算机技术突破了，美国也来一个弯道超车就不妙了，所以我们现在把这一块技术也攻克了，未来也能够处于领先地位。