權威學術期刊《國家科學評論》(NSR)最新發表一項風洞研究的突破性進展稱，中國科學院力學研究所團隊提出先進爆轟驅動超高速風洞的理論與方法，為研制能夠覆蓋空天飛行器全包線的超大型高超聲速風洞奠定了基礎。
中國科學雜志社20日通過網絡介紹，要通往無垠星空、浩瀚宇宙，跨越地球大氣層的高超聲速空天飛行技術是關鍵。60多年來，對高超聲速關鍵技術的驗證依然高度依賴于昂貴、耗時、低效的飛行試驗，而難以通過地面風洞試驗完成，這大大阻礙了高效、快捷、低成本空天飛行技術的發展。
高超聲速風洞實驗模擬存在四個難點：一是不能用替代實驗氣體模擬化學反應機制;二是為確保反應過程的正常觸發，必須模擬氣流溫度以確保化學反應進程的復現;三是由于熱化學反應的不可縮尺性，必須產生足夠大的試驗流場、采用足夠大的模型，解決非平衡流動模擬問題;四是需要適當長的實驗時間，以確保流場穩定，從而完成超聲速燃燒和飛行器氣動力的實驗研究。如何同時滿足這四個難點的需求一直是世界難題。
中科院力學所高溫氣體動力學國家重點實驗室激波研究團隊姜宗林研究員、李進平高級工程師、胡宗民副研究員、劉云峰高級工程師、俞鴻儒院士在這方面的研究取得突破性進展。他們從前述四大需求出發，分析國際主流高焓激波風洞技術的局限性，建立系統的爆轟驅動高超聲速風洞理論，并進一步提出激波反射型正向爆轟驅動方法。借助爆轟波反射產生的上行激波，實現爆轟波形的剪裁和重構，從而解決稀疏波導致入射激波嚴重衰減的學科難題，驅動能力比反向爆轟驅動模式提高了5倍。
同時，該研究團隊還發展出正向爆轟驅動激波風洞的界面匹配條件，通過可燃混合氣組分的調制，實現試驗氣體與爆轟產物的聲阻抗匹配，解決入射激波通過氣體界面時的多次反射問題。
據了解，這項高超聲速風洞理論與技術研究的重要成果，獲國家自然科學基金委員會“國家重大科研儀器研制項目”資助，并正在研制一座超大型正向爆轟驅動超高速激波風洞，該風洞將能夠覆蓋馬赫數10-25、高度35-90千米的飛行包線，為高超聲速空天飛行技術驗證提供實驗手段，成為鋪就跨越大氣層星空之路的重要基石。
《國家科學評論》是由科學出版社出版、中國科學雜志社編輯管理的綜合性英文學術期刊，中科院院長白春禮院士擔任主編。(記者 孫自法)
關鍵詞： 超大型高超聲速風洞
