《經(jīng)濟日報》日前報道稱，北京錢學(xué)森工程科學(xué)實驗基地的JF12復(fù)現(xiàn)高超聲速飛行條件激波風(fēng)洞，從設(shè)計、加工、建造到調(diào)試均由中國人負責(zé)，在安裝、調(diào)試、驗收和獲取試驗結(jié)果流程中，均一次成功。該報道稱，JF12以新穎的反向爆轟驅(qū)動方法為核心，集成五大關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)，是首個具有獨立知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)指標(biāo)先進的高超聲速風(fēng)洞，為研制高超聲速飛行器，提供了關(guān)鍵條件。

　　超級風(fēng)洞里從北京到紐約只要兩小時

　　風(fēng)洞是能人工產(chǎn)生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動，并可量度氣流對物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實驗設(shè)備。這種設(shè)備可提供飛行器設(shè)計需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是飛行器研制工作中的一個不可缺少的組成部分。先進飛行器在上天前，需要進行成千上萬次風(fēng)洞試驗。

　　上世紀(jì)中葉，風(fēng)洞大量出現(xiàn)，且種類繁多。按實驗段氣流速度大小來區(qū)分，可分為低速、高速和高超聲速風(fēng)洞。高超聲速風(fēng)洞又包括常規(guī)高超聲速風(fēng)洞、低密度風(fēng)洞、激波風(fēng)洞、熱沖風(fēng)洞等形式。風(fēng)洞的規(guī)模與完善程度可以反映出航空航天科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。目前中國已經(jīng)擁有低速、高速、超高速以及激波、電弧等風(fēng)洞，JF12激波風(fēng)洞是我國首個具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的高超聲速風(fēng)洞。

　　JF12激波風(fēng)洞項目于2008年1月啟動，是8個國家重大科研裝備研制項目之一，耗資4600萬元，2012年5月順利通過驗收。這是一個典型的自主創(chuàng)新的實驗設(shè)備，以中國獨創(chuàng)的反向爆轟驅(qū)動方法為核心，克服了自由活塞驅(qū)動技術(shù)的弱點，集成了五大關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)，設(shè)計、加工、建造及調(diào)試工作均由中國人負責(zé)，安裝調(diào)試工作歷時兩年，取得了一次性安裝、調(diào)試、驗收合格、獲得試驗結(jié)果的成就。

　　JF12激波風(fēng)洞主體為半人多高、金屬質(zhì)地、時粗時細、隔一段換一種顏色的“金屬長管子”，在國際同行眼里是個“超級巨龍”，265米的管長使之得以提供較國外同類風(fēng)洞更長的實驗時間。據(jù)中科院力學(xué)所JF12激波風(fēng)洞研發(fā)團隊負責(zé)人姜宗林介紹，在建造主體時，JF12項目組首創(chuàng)了超高壓、大口徑合金鋼管設(shè)計技術(shù)和超高壓爆轟段夾膜機設(shè)計技術(shù)，并與北方重工合作突破了高強度合金鋼管大口徑深孔加工技術(shù)。

　　據(jù)介紹，JF12激波風(fēng)洞整體性能優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，可復(fù)現(xiàn)25至40公里高空、5到9倍聲速的高超聲速飛行條件。姜宗林稱，“高超聲速發(fā)動機需要的實驗時間至少需要60到70毫秒，我們已經(jīng)能做到100毫秒，國外的相關(guān)風(fēng)洞大約為30毫秒。我們的噴管直徑可達2.5米，實驗艙直徑3.5米，都明顯優(yōu)于國外同類風(fēng)洞。JF12激波風(fēng)洞里的‘風(fēng)’，速度最高可達Ma 9，溫度可達3000攝氏度左右，真可以說是個‘超級風(fēng)洞’。Ma 9意味著，從北京到紐約的飛行時間，可以由現(xiàn)在的14小時縮短到2小時。”

　　研發(fā)高超聲速飛行器離不開超級風(fēng)洞

　　風(fēng)洞代表了一個國家的航空航天基礎(chǔ)研究水平，是飛行器的“搖籃”，一架飛機的發(fā)動機、氣動布局，必須在風(fēng)洞里進行成千上萬次試驗后才敢上天。高超聲速風(fēng)洞是指風(fēng)洞實驗段氣流的馬赫數(shù)M在5至14之間的風(fēng)洞，JF12激波風(fēng)洞馬赫數(shù)則在5到9之間，這種風(fēng)洞主要用于導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、航天飛機的模型實驗。中國研制9倍音速風(fēng)洞，明確表示目前對空天飛行器和高超聲速導(dǎo)彈的研制需求，因為普通火箭即便沒有9倍音速風(fēng)洞也可以研制。

　　如果高超聲速技術(shù)用于航天領(lǐng)域，就能夠使航天飛行器實現(xiàn)重復(fù)使用，屆時太空天地往返費用將降至目前的千分之一；如果用于航空，目前的超聲速飛機將被高超聲速飛機所替代，這種飛行器超過5倍聲速，兩小時內(nèi)可全球到達。但高超聲速飛行器的超燃發(fā)動機研發(fā)卻是個大難題：馬赫數(shù)達到9時，對于飛機發(fā)動機點火而言，就像在龍卷風(fēng)中點燃一根火柴，還要保證它持續(xù)燃燒。

　　據(jù)姜宗林稱，要突破吸氣式高超聲速空間飛行器的關(guān)鍵技術(shù)，就需要進行大量地面實驗，風(fēng)洞氣流要滿足馬赫數(shù)8（即8倍聲速）以上速度，而且兼有大尺度和模擬發(fā)動機燃燒的一體化實驗?zāi)芰Α�JF12激波風(fēng)洞堪稱迄今為止世界上性能最先進的高超聲速氣動試驗裝置。姜宗林指出，利用該風(fēng)洞就能夠復(fù)現(xiàn)“龍卷風(fēng)”的狀態(tài)。

　　姜宗林還指出，JF12激波風(fēng)洞為我國重大工程項目的關(guān)鍵技術(shù)突破和高溫氣體動力學(xué)基礎(chǔ)研究提供了不可替代的試驗手段。高超聲速科技是航空航天領(lǐng)域的高新技術(shù)，關(guān)系到國家安全和國際戰(zhàn)略格局，是世界各個航空航天大國競相研究的熱點，而高超聲速飛行器的研發(fā)離不開風(fēng)洞這個“搖籃”。

　　據(jù)航空專家宋心之介紹，6倍音速以上的高超聲速飛行，常規(guī)的噴氣式發(fā)動機已經(jīng)難以支持。宋心之還介紹，與火箭發(fā)動機相比，它無需攜帶很重的氧化劑，和普通噴氣式飛機類似，吸入空氣充當(dāng)氧化劑，與自身攜帶的燃料進行反應(yīng)。目前主流高超聲速飛行器項目，都選用了沖壓發(fā)動機。據(jù)介紹，這種發(fā)動機屬于吸氣式發(fā)動機，其工作原理是：首先通過進氣道將高速氣流減速增壓，在燃燒室內(nèi)，空氣與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過燃燒，最終氣體經(jīng)過噴管膨脹加速，排入大氣。此時噴管出口的氣體速度，要高于進氣道入口速度，因此產(chǎn)生了向前的推力。

　　“以往的高超聲速飛行器，多以火箭為動力，但火箭的‘飯量’大得嚇人。”宋心之介紹說，美國“大力神”火箭向近地軌道運送13噸載荷，竟要消耗燃料600噸以上，其中，氧化劑占了大頭。而沖壓發(fā)動機飛行器本身僅攜帶航空燃料，可要‘勤儉節(jié)約’得多了。”因為無需攜帶氧化劑，沖壓飛行器的航程比火箭更遠、可攜帶更多的載荷。目前，攔截超過5倍音速巡航飛行的導(dǎo)彈，還是不可能完成的任務(wù)；可見，高超聲速的沖壓飛行器在戰(zhàn)場上有著巨大威力。

　　中國�？哲娂泳o研發(fā)“超級導(dǎo)彈”

　　據(jù)介紹，研制高超聲速飛行器能夠大幅度提升打擊反導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)彈武器的能力。高超聲速飛行器可在大氣層中以彈道導(dǎo)彈的速度飛行，但與后者不同的是它的飛行軌跡很復(fù)雜并難以預(yù)測。不過，高超聲速武器在非核武器上的利用潛力更大，這種武器能夠?qū)κ澜缛魏蔚貐^(qū)實施瞬間和高精確打擊。沿復(fù)雜軌跡飛行的高超聲速巡航導(dǎo)彈比彈道導(dǎo)彈更難讓敵方反導(dǎo)系統(tǒng)攔截，同時前者還擁有更高的精確性。高超聲速導(dǎo)彈在量產(chǎn)后也許比彈道導(dǎo)彈更廉價。

　　借助JF12激波風(fēng)洞，中國正大力推進高超聲速武器研制。“俄羅斯之聲”電臺援引美國公開資料稱，中國超音速飛行器的研制工作規(guī)模龐大，至少包括空天飛機和高超聲速巡航導(dǎo)彈兩個方向。報道還認為，2011年由轟-6轟炸機發(fā)射并已完成亞軌道飛行的無人空天飛機“神龍”(863－706計劃)可能就是飛行試驗的繼續(xù)。

　　據(jù)介紹，由成都飛機設(shè)計研究所(611所) 研制的“神龍”空天飛機結(jié)構(gòu)類似于X-43無人機，用氫作燃料，而把空氣中的氧作為氧化劑。“俄羅斯之聲”報道認為，中國“神龍”無人空天飛機可用于軍事目的，包括作為打擊工具。另據(jù)美國海軍戰(zhàn)爭學(xué)院教授安德魯·埃里克森和吉伯·柯林斯介紹，從外形來看，“神龍”空天飛機體積似乎小于美國的X-37B空天戰(zhàn)機�；�于可得到的照片，估計機身高約1米，長5-6米，它可能僅是X-37B空天戰(zhàn)機體積的1/3左右。

　　他們認為，“神龍”空天飛機似乎（至少）是一個技術(shù)發(fā)展/驗證計劃，該計劃的成功有兩個重要戰(zhàn)略意義：其一，這意味著中國空天項目已經(jīng)向具備制造航天飛機能力上又邁近了一步；其二，空天飛機擁有一系列常規(guī)發(fā)射器不具備的能力：可重復(fù)使用，負載也可根據(jù)任務(wù)而改變。這些特點帶來了多用性，可以節(jié)省一部分資金，尤其是執(zhí)行偵察任務(wù)時。

　　“俄羅斯之聲”報道還稱中國有可能會在為自己的彈道導(dǎo)彈制造新一代彈頭時將采用高超聲速技術(shù)。報道指出，雖然美國反導(dǎo)系統(tǒng)有限，但仍然能夠?qū)σ?guī)模過小的中國核武庫造成很大威脅。因此，研制應(yīng)對敵方反導(dǎo)系統(tǒng)的手段就具有頭等意義，在這種條件下利用高超聲速彈頭是最有效的。

　　事實上，早在1997年5月，解放軍海軍就提出了要發(fā)展馬赫數(shù)為8的高超聲速巡航導(dǎo)彈，同年9月又提出了高速打擊導(dǎo)彈（HiSSM）計劃，旨在研制一種平均速度為6馬赫、最大速度可達8馬赫、射程達960公里的導(dǎo)彈，這種“超級導(dǎo)彈”能為海軍提供快速打擊較遠距離目標(biāo)的能力，以比現(xiàn)用系統(tǒng)更低的費用完成同樣的任務(wù)；解放軍空軍也有自己的高超聲速技術(shù)計劃 ，旨在探索研制速度達8馬赫的高超音速巡航導(dǎo)彈的可能性，預(yù)期的射程在1200公里以上。

　　未來戰(zhàn)爭將進入“高超聲速時代”

　　與剛有起色的中國高超聲速武器項目不同，俄羅斯與美國已在高超聲速飛行器制造領(lǐng)域展開了一場名副其實的競賽。據(jù)推測，俄羅斯洲際彈道導(dǎo)彈上安裝的新一代核彈頭就屬于高超聲速飛行器。據(jù)推測，采用它們原則上可以讓俄羅斯戰(zhàn)略核力量免受美國反導(dǎo)系統(tǒng)的威脅。

　　據(jù)稱，俄羅斯提速高超聲速武器系統(tǒng)的研發(fā)，完全是受美國的刺激。美國的超高聲速導(dǎo)彈研究將在2015至2018年間從演示用原型樣機階段轉(zhuǎn)入實用化的多用途高超聲速導(dǎo)彈研制階段。

　　《北京晚報》的報道認為，盡管高超聲速武器面臨諸多技術(shù)難點，但是一旦取得突破就會給戰(zhàn)爭形態(tài)帶來翻天覆地的變化，甚至?xí)�把�?zhàn)爭帶入到“讀秒”時代。即使不考慮軍事上的作用，高超聲速相關(guān)技術(shù)對航空航天領(lǐng)域的帶動也是極為明顯并有可能改變?nèi)祟惱�用天空和太空的手段，從而帶來巨大的�?jīng)濟利益。除了美國之外，也有國家投入巨資加入到這場高超聲速武器的競賽中。

　　JF12高超音速風(fēng)洞。

　　高超聲速風(fēng)洞是指風(fēng)洞實驗段氣流的馬赫數(shù)M在5～14之間的風(fēng)洞。

　　美國X-51高超音速飛行器。