唯一的JF12超高音速激波风洞
钱学森讲座报告——激波风洞 俞鸿儒
如何延长试验时间？
1. 激波风洞试验时间随试验气体温升倍数
增加而急剧缩短，幸好超燃冲压发动机 试验气体总温不太高。 试验气体总温不太高 2. 试验时间与激波管长度成正比。 试 3. 分界面不缝合，试验时间将极度缩短。
非缝合状态
缝合状态
爆轰驱动激波风洞运行波系图
激波风洞试验时间的关键因素
分界面需缝合运行，即匹配驱动与实
问题的提出
超燃冲压发动机研究，己投入巨额资金 和大量人力，历时也逾半个世纪，为何 前景仍不明朗？
因为超燃冲压发动机研究已获得不少进展,许多人仍 沿着已开辟的道路,再努一把力 再努 把力,夺取最后胜利； 夺取最后胜利 我觉得是否先查明病因,再去攻其他难关效果更好？
1. 2.
如何探查病因？
人们从不全面的自然现象和生产经验中， 得到 些原始的往往是不正确的概念 以后 得到一些原始的往往是不正确的概念。以后 从积累的生产经验中发现有矛盾，又从人们 有控制的有意安排的实验中，来分辨这些矛 盾概念的正确与错误，从而得出改进了的概 念。在进一步的实验中，又发现这种概念的 不完备性和矛盾 再用人为的实验进一步验 不完备性和矛盾，再用人为的实验进 步验 证和分析其真伪。 摘自《钱伟长：院士自述》
动高焓激波风洞只有1-2ms；用于冲压发动机 动高焓激波风洞只有1-2ms 用于冲压发动机 试验，至少需要60-80ms。 激波管能力很强，（Columbia 电磁激波管能 将试验气体加热到2×107 K），但试验时间极 将试验气体加热到 ），但试验时间极 短。 激波管试验时间短是其本性。《江山易改，本 激波管试验时间短是其本性 《江山易改 本 性难移》，要数量级延长激波管试验时间，绝 非易事。
高超冲压发动机 地面试验的困难
中国领先技术中国领先世界的技术
中国领先技术中国领先世界的技术中国领先技术一:2016年中国领先世界的科技成果给大家报告一个喜讯：2016年全球自然科学技术指数，中国居然完爆西方（注意: 此可不是仅仅完爆美国，而是完爆整个西方世界）！中国领先世界的科技有：1.北斗系统。
差分仪试验成功将精度从10米提升到1米，配合地基增强系统精度将达到厘米级，并拥有短信给大家报告一个喜讯：2016年全球自然科学技术指数，中国居然完爆西方（注意: 此可不是仅仅完爆美国，而是完爆整个西方世界）！2.2000预警机。
全世界最先进，领先美国E-3C预警机接近一代。
2000预警机3.超级计算机。
“天河2号”以每秒33．86千万亿次连续第六度称雄。
今年天河傻了，我国的神威·太湖之光超级计算机，速度居然比天河还快三倍，真将美国甩出九道街外。
这可是全部自主研发并有中国“芯”。
美媒感叹除非中国发生大乱或分裂，美国在超级计算机速度上可能永远赶不上中国。
另需要指出的是我国的超级计算机不仅在速度上远超美国，在数量上也超过美国。
4.雷达技术。
在国际上首次实现对车辆等典型人造目标的三维高分辨成像，这项技术在地理遥感和军事侦察领域有很好的应用前景。
5.3D打印。
能够生产优于美国的激光成形钛合金构件。
成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸实用的国家。
6.激光技术。
深紫外全固态激光器通过验收，成为目前世界上唯一能够制造实用化、精密化深紫外全固态激光器的国家。
7.微晶钢(超级钢)。
居世界领先地位，我国是目前世界上唯一实现超级钢的工业化生产的国家，其他国家的超级钢尚未走出实验室。
8.脉冲强磁场实验装置。
跻身世界上“最好”的脉冲场之列，在电源设计和磁体技术方面取得的成就位列世界顶级。
9.纳米技术。
清华大学魏飞教授团队成功制备出单根长度达半米以上的碳纳米管，创造了新世界纪录，这也是目前所有一维纳米材料长度的最高值。
10.超轻气凝胶。
浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种0.16毫克/立方厘米的超轻气凝胶，刷新了目前世界上最轻固体材料的纪录。
激波简介
乘波体外形的发展和应用 乘波体外形优越的气动特性已成为现代导弹， 特别是高 速远程巡航导弹和航天飞行器的候选外形。 乘波体飞行器的研究方向 21世纪以前，国内外研究者绝大部分工作都集中在用流 线追踪法或参数设计法对乘波前体进行无粘与有粘的设计和 优化，由单独考虑升阻比性能，逐步过渡到升阻比、容积率 和热防护的多目标优化，使得乘波飞行器在实用化道路上迈 上了新台阶。进入21世纪后，由于乘波构型机身设计理论渐 趋成熟和完善，研究者把更多注意力集中到高超声速乘波飞 行器机身/发动机一体化关键技术设计上来，其中包括前体/ 进气道一体化设计技术、燃烧室构型优化技术以及尾喷管/后 体一体化设计技术。
我国JF-12超高音速激波风洞
乘波体
高超声速飞行器具有速度快、高度高、巡航距离远、突防能力强等特 点，所以必须采用一种高升阻比和强机动性的气动外形。目前适合高超声 速飞行器的外形有升力体、翼身融合体、轴对称旋成体、乘波体等。
所谓乘波体 (Waverider)，是指一种外形是流线形， 其所有的前缘都 具有附体激波的超音速或高超音速的飞行器。通俗的讲，乘波体飞行时 其前缘平面与激波的上表面重合，就象骑在激波的波面上，依靠激波的 压力产生升力，所以叫乘波体(Waverider)。如果把大气层边缘看作水面， 乘波体飞行时就像是在水面上打漂漂（这个比喻可能不够恰当，因为打 漂漂是一种不稳定的跳跃式飞行，而乘波体飞行时很稳定）。乘波体飞 行器不用机翼产生升力，而是靠压缩升力和激波升力飞行，像水面由快 艇拖带的滑水板一样产生压缩升力。超音速飞行形成的激波不仅是阻力 的源泉，也是飞行器“踩”在激波的锋面背后“冲浪”的载体。 乘 波体的概念是在1959年由诺威勒（Nonweiler）提出的，诺威勒首先提出 根据已知流场构造三维高超声速飞行器的想法，用平面斜激波形成流场 构造出一种具有“Λ”型横截面的高超声速飞行器。美国马里兰大学 Rasmussen等人发表了中锥形流动生成乘波体的论文。值得一提的是， 与Nonweiler的二维“Λ”型设计相比，由圆锥流场生成的乘波体容积率 大得多，且具有较高的升阻比。1989年，由NASA赞助，在马里兰大学 举行了乘波体国际会议，会上Sobieczky等人提出了用相切锥生成乘波体 的方法。其特点是通过使用多个锥体来设计激波模式，这使得人们可以 根据飞行器的需要来设计复杂构型，从而使乘波体飞行器具有向实用性 发展的可能。
中国最可怕黑科技
中国最可怕黑科技一、超级钢技术中国研制的超级钢，在技术上已经达到2200MPa并实现了量产。
北京科技大学罗海文教授团队运用他们在第三代汽车用锰钢时积累的经验，成功突破了超级钢研制的难题。
对于特种钢，要么具有高屈服度，但延展性较弱；要么延展性优良，屈服度不强，也就是两者优点同时兼备十分很难。
但最新的超级钢，不但具有高屈服度，而且又有高延展性。
《科学》期刊报道，中国研发出的新型特种钢，拥有2200Mpa的和16%的均匀延伸率，获得了极佳强度和延展性。
若拿各种船只钢材强度来比，普通民用船只需要250Mpa超级钢，而军舰则需要300Mpa左右的超级钢，能起飞重型战斗机的大型航母则需要达到800Mpa以上，深海潜艇则需要达到1100Mpa以上。
因此，2200Mpa的超级钢能够完美满足绝大多数场景的使用要求。
中国的超级钢有2大优点：一是成本低。
中国的超级钢是成分简单的中锰钢成分体系，其中，含有10％的锰、0.47％的碳、2%的铝、0.7%的钒，材料都是钢材料中常见的合金元素，没有通过使用昂贵的合金元素来提高强韧性；二是容易规模化生产：超级钢是通过工业界广泛使用的加工工艺来制备，比如热轧、冷轧、热处理等常规工业制备工艺，不是采用那些难以规模化工业生产的特殊加工工艺来制备。
因此，这种超级钢具备进行百吨级规模工业生产的潜力。
二、稀土分离加工技术中国是稀土加工技术强国，是全球唯一一个有稀土精炼能力的国家。
1）中国化学家徐光宪建立了自主创新的串级萃取理论，并且推导出100多个公式，成功设计出数套工艺流程，实现了稀土的回流串级萃取。
采用徐光宪科研成果生产的单一高纯稀土，实现了中国由稀土资源大国向稀土生产加工大国的转变。
中国出口的已不是稀土矿，而是加工过的高纯度稀土。
2006年，中国生产的单一高纯度稀土已占全球产量的九成以上，彻底打破美、法、日等国家对国际稀土市场的垄断格局。
因此，徐光宪被称作“稀土界的袁隆平”。
2）孙晓琦团队研发出新型清洁高效分离技术，团队不断开拓新型萃取体系，推动清洁高性能稀土分离技术的研发，率先开发出新型清洁高效“分离术”。
中国研高超声速激波风洞耗时48年
中国研高超声速激波风洞耗时48年“台上一分钟，台下十年功。
”这句话经常被用来形容让人惊艳的成绩背后，那些令人敬佩的苦功。
而对于科研仪器设备研发来说，台下的功夫又何止十年？我国高超声速激波风洞的研发过程就几近半个世纪！早在1965年，俞鸿儒在他年富力强的37岁时就受命研究先进高超激波风洞技术。
经过多年探索和研究，他创立了激波风洞爆轰驱动技术。
在中科院和863计划的联合支持下，1998年在俞鸿儒院士领导下，力学所建成了世界上第一座正式运行的氢氧爆轰高焓激波风洞JF10。
其后，研发团队先后于2003年探索出激波反射型正向爆轰驱动技术，2006年探索出正向爆轰驱动膨胀管技术，2009年探索出双驱动段正向爆轰技术。
正是在这些技术积累的基础上，2008年立项的JF12风洞才得以在短短4年后的2012年，就完成现场测试和项目验收。
作为首个具有中国人独立知识产权，其技术指标目前在国际上也是最先进的高超声速风洞，如今的JF12已成为国家重大工程主力设备，正在我国先进飞行器的研制中发挥着不可或缺的重要作用。
科学仪器设备产业是典型的国家战略性产业，不仅需要长期计划和连续积累，也需要持续不断的更新。
射电天文望远镜的关键设备——超导成像频谱仪的研制过程，就是一个不断更新的过程。
我国第一台自主研发的超导接收机1998年就已投入使用，在随后的十余年间，一边是天文观测和研究人员利用这台仪器做出了很多令人瞩目的研究成果，一边是那些仪器研发人员依据科研需求并结合现代科技进展做出使用效率有了20余倍提升的新接收机。
如今，2010年投入使用的超导成像频谱仪已经显示出它的威力，成为庞大的银河画卷巡天计划中最重要的“画笔”。
而在我们的采访过程中，发现紫金山天文台负责仪器研发的团队，又在打造更精微的芯片。
当十年期的银河画卷计划完成后，接收机会不会再次更新换代？答案似乎已不言而喻。
一台好装备，多年苦功夫。
不仅建成一台好装备，需要花费多年苦功，利用这台好装备做出好成果来，同样需要耗费苦功。
曝光中国最神秘的绵阳风洞群：亚洲最大航空风洞试验中心
曝光中国最神秘的绵阳风洞群：亚洲最大航空风洞试验中心曝光中国最神秘的绵阳风洞群：亚洲最大航空风洞试验中心出处：作者：akaaaa 时间：可能很多军迷对大大们发的一些图片茫然不知所云，有些人还嗤之以鼻，对此大大们又懒得科普。
不过作为军迷，大家要报以学习的态度，所以就需要科普贴的出现，本菜就在拿来些资料和大家一起学习，讨论。
绵阳风洞群——亚洲最大的航空风洞试验中心按气流速度分，风洞有亚音速风洞和超音速风洞两类。
小型风洞采用高速风扇提供风力，其风速都在两小时1200千米之内。
而中型与大型风洞采用事先储存的气体在短暂的几秒，甚至几毫秒中释放，形成威力巨大的冲击风力。
测试的对象越是先进高级，其检测的难度越大，风洞的规模也越大。
例如美国和俄罗斯，他们的风洞内可放进整架飞机，不像其他国家的中小型风洞只能蚂蚁啃骨头似地以零代整分别测试。
美国为了检测当前最昂贵的F一22隐形战斗机的特殊的菱形机身，动用了22种不同的风洞检测，得出机身表面每平方米的阻力系数仅为0．034。
而美国的航天飞机“哥伦比亚号”反反复复做各种不同的风洞俭测达3万多小时，点点滴滴丝毫无误，确保了其飞行的安全与正常运转。
然而建立一个大型风洞耗资非常巨大，美国在1968年建的一个大型风洞，就耗费了5。
5亿美元巨资，风洞是高科技设施，施工难度大，例如2．4米超音速风洞，仅在基础施工中便需浇注8000多吨水泥，打进地下的水泥柱多达700多个，最粗的达33米，其安装设备的难度也非常之高。
风洞检测除了应用于航空、航天器之外，在国民经济其他领域里也同样大显身手。
例如用于各种材料的抗压抗热试验，汽车、高速列车、船只的空气阻力、耐热与抗压试验等等。
2。
4米跨声速风洞巨大的圆形导流孔，高度超过两层楼位于四川省绵阳市安县的中国空气动力研究与发展中心是我国最大的空气动力学研究、试验机构。
主要运用风洞试验、数值计算和模型飞行试验三大手段，广泛开展空气动力学、飞行力学和风工程诸领域的研究工作。
JF12长实验时间激波风洞10°尖锥气动力实验研究
第2卷第2期 2017年3月气体物理PHYSICS OF GASESVol. 2 No. 2Mar. 2017DOI: 10.19527/ki.2096-1642.2017.02.001JF12长实验时间激波风洞10°尖锥气动力实验研究刘云峰h2,汪运鹏U2,苑朝凯h2,罗长童h2,姜宗林w(1.中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室，北京100190;2.中国科学院大学工程科学学院，北京100049)Aerodynamic Force Measurements of 10° Half-Angle Cone inJF12 Long-Test-Time Shock TunnelLIU Yun-feng1’2, WANG Yun-peng1,2, YUAN Chao-kai1’2,LUO Chang-tong1,2, JIANG Zong-lin1’2(1. State Key Laboratory of High-Temperature Gas Dynamics, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences,Beijing100190, China; 2. School of Engineering Sciences, University of Chinese Academy of Sciences,Beijng100049, China)摘要：介绍了在中国科学院力学研究所JF12长实验时间激波风洞上开展的10°尖锥标模的天平测力实验研究结 果.JF12激波风洞的实验时间为100~130 m s,名义Mach数为7.0,喷管出口直径为2.5 m,总焓为2.5 M J/k g,复现了 35 k m高空的飞行条件.采用六分量应变天平，攻角分别为-5, 0, 5, 10和14°,模型长度为1.5 m,质量为50 kg.实验结果表明，在100~130 m s的实验时间里，应变天平的输出信号含有3~4个完整周期，可以通过对天平的输 出信号进行平均直接获得气动力/矩测量结果，而不再需要进行加速度补偿，且气动力系数重复测量的不确定度 小于2%. JF12激波风洞气动力系数的测量结果与传统高超声速风洞的结果符合得较好，表明在2.5 M J/k g的总焓 下，真实气体效应对该模型气动力特性的影响不明显.关键词：J F12长实验时间激波风洞；高超声速气动力特性；10°尖锥标模；真实气体效应中图分类号：V211.22 文献标识码：AAbstract: Aerodynamic force and moment measurements were conducted in JF12 long-test-time detonation-driven shock tunnel of Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences. The test time of JF12 w，as 100 〜130 ms. The nominal Mach number was 7.0 and the exit diameter of the contoured nozzle was 2.5 m. The total enthalpy was 2.5 MX^kg which duplicated the hypersonic flight conditions of 35 km altitude. The test model was standard aerodynamic model of 10° half-angle sharp cone. The length of the test model was 1500 mm with a mass of 50 kg. The aerodynamic forces were measured with a six- component strain balance. The angle of attack was set to be -5, 0, 5, 10 and 14°. The experimental results show that in the 100〜130 ms test time, the signal of strain balance has 3 〜4 complete cycles. So the aerodynamic forces can be obtained directly by averaging the signal of balance without acceleration compensation. The uncertainty of force measurement in JF12 is less than 2%. The aerodynamic force coefficients of JF12 are in good agreement with that of conventional hypersonic wind tunnels with a difference of less than 2%. For this model under total enthalpy of 2.5 MJ/kg, the real-gas effects on aerodynamic force characteristics are not very evident.Key words：JF12 long-test-time shock tunnel; hypersonic aerodynamic characteristics; 10° half-angle cone model; real- gas effects引言常规高超声速风洞的实验气流总温低声速低，忽略了热化学反应这一•高超声速流动的关键特 征.因此，在地面高超声速实验中，如何研究真实收稿日期：2016-11-26;修回日期：2017-02-01基金项目：国家自然科学基金（11672312, 11532014)引用格式：刘云峰，汪运鹏，苑朝凯，等.J F12长实验时间激波风洞10°尖锥气动力实验研究[」].气体物理，2017, 2(2)：1-7. Citation：Liu Y F, W'ang Y P, Yuan C K, et al. Aerodynamic force measurements of 10° half-angle cone in JF12 long-test-time shock tunnel[J].Physics of Gases, 2017, 2(2)：1-7.2气体物理2017年第2卷气体效应对气动力和力矩的影响是一个非常困难 的问题，一度成为了“未知”问题[1].在航天飞机首 次人轨飞行中发现，在预测的配平攻角下，有明显 的俯仰力矩增量.在首次飞行前，Woods等[2]基于 气体动力学设计数据手册预测，在40°的再人攻角 下，襟翼的配平角是7.5°.但实际飞行表明，飞机 的襟翼需要转过一个更大的转角，约为16°，比理 想气体的预测值增大了 1倍.该转角非常接近飞机 襟翼的设计极限，若需要更大的转角，将会导致严 重的飞行事故.后来的研究表明，该上仰异常现象 的主要原因是高Mach数下的真实气体效应[3].从 此，产生了一门新的学科——高温气体动力学.对于高超声速飞行器，当来流总焓升高到3 MJ/kg时，激波波后的空气分子将会发生振动激 发离解和电离等热化学反应过程.这些热化学过 程将会吸收热量，引起空气比热比降低和压缩系数 升高，导致压力分布发生变化[4]，从而引起高超声 速飞行器气动力特性发生变化.为了更精确地设计 高超声速飞行器，必须准确研究真实气体效应对气 动力特性的影响.为验证这些设计参数的有效性, 就必须进行风洞实验[5].由于发生了热化学反应，高超声速实验并不像低速风洞一样在理论上存在 相似准则，必须真实复现飞行器的来流参数.而为 了产生所需温度Mach数和Reynolds数下的实验气 流，这样的风洞必须能够提供很高的总焓和总压[6-7].为了提高地面实验数据的精准度，国内外发展 了很多先进的高超声速实验设备[8]，其中一个研究 目的是测量高超声速飞行器的气动力和力矩.然 而，没有一个地面实验设备拥有复现高超声速飞行 条件的能力，不同的设备分别研究了高超声速飞行 器设计问题的不同方面[9].激波风洞具有产生高温 气流的能力，但实验时间极短，仅用于气动热研 究，难以进行气动力研究.由于实验时间短，惯性 力的影响难以消除，即使采用了加速度补偿的方 法，实验数据仍然难以满足工程需要的精准度.2012年，在国家重大科研装备研制项目的支 持下，中科院力学所成功研制了基于反向爆轰的大 型爆轰驱动激波风洞[10-11]，即JF12长实验时间激 波风洞.它拥有复现25〜50 km飞行高度Mach数 5〜9的纯净空气气流的能力，有效实验时间超过了 100 ms，成为世界上第一座能够直接使用传统应变 天平进行气动力和力矩测量的激波风洞.而世界上第二大激波风洞LENS I I激波风洞，有效实验时间 为30 ms[12]，目前还没有公开发表的在LENS I I上 开展的气动力研究结果.真实气体效应对高超声速飞行器气动力特性 的影响是JF12激波风洞长期和主要的研究内容之 一•作为第1步，在复现35 km，总焓2.5 MJ/kg，Mach数7.0的高超声速来流条件下，对半锥角为 10°的尖锥标模开展气动力实验研究，给出了实验 结果，并与常规高超声速风洞的气动力测量结果进 行了比较，同时还给出了 JF12气动力测量的特点 和相关实验技术.1实验条件和模型图1给出了 JF12激波风洞的结构图，图2是 风洞照片•它的总长度为265 m，包括6个主要部 分，从右到左分别是E-型真空罐实验段喷管被驱动段，驱动段和卸爆段•其中，真空罐的总长度 为40 m，内径为3.5 m，容积为600 m3,高背压产生 的反射激波在风洞起动200 m s以后返回实验段, 从而可以保证风洞最大有200 m s的实验时间•实验 段的长度为7 m，内径为3.5 m•型面喷管的长度为 15 m，出口直径为2.5 m，名义Mach数为5〜7，喉 道是可更换的•265 m^5 rn^Orn ；|99 m89 mdriver section driven sectiondampingsectionnozzle’test section-E-shaped vacuum tank图1JF12长实验时间激波风洞结构图 Fig. 1Schematic of JF12 long-test-time shock tunnel图2 JF12长实验时间激波风洞照片Fig. 2 Photo of JF12 long-test-time shock tunnel被驱动段长度为89 m，内径为720 mm.驱动段 长度为99 m，内径为400 mm.驱动段和被驱动段之第2期刘云峰，等：JF12长实验时间激波风洞10°尖锥气动力实验研究3间通过过渡段和夹膜机连接，即管道直径是从720 mm逐渐降到400 mm的，主膜片在驱动段一侧.采用反向爆轰驱动模式，即爆轰是在驱动段的右端 点火，然后往左传播的.卸爆段位于设备的最左端,长度为19 m,直径为400 mm,实验前抽真空，用于 降低爆轰波的反射压力，避免爆轰波对设备产生破 坏.所以与常规轻气体驱动的激波风洞不同，JF12 驱动段末端返回的是反射激波而不是稀疏波.实验模型是半锥角为10°的尖锥标模，有大量 的常规高超声速风洞的实验结果用于比较.模型的 长度为1.5m，质量为50 kg，米用铝合金制成.该模 型对于高超声速风洞的测力结构而言是相当大和相 当重的.图3是安装在JF12激波风洞中的实验模型.图3 10°尖锥模型Fig. 3 10° half-angle cone model采用了专为JF12激波风洞设计的六分量应变 天平，图4是该气动天平的实物图，天平的最大直 径为106 mm.在激波风洞实验过程中，模型天平和支杆的振动在100 m s的实验时间内不会发生很 明显的阻尼衰减.在激波风洞进行天平测力，由于 实验时间短，模型无法稳定，都采用惯性补偿方 法[13].JF12的气动力实验没有采用加速度补偿方 法.为了从耦合了测力系统惯性力和模型气动力数 据的输出信号中重构模型的气动力和力矩，必须确 保在100 m s实验时间内获得至少3〜4个完整的振 动周期.因此，将天平的刚度设计得很大，同时对 模型支撑系统的强度也进行了加强.目前，JF12激 波风洞共有5只不同量程的杆式和盒式天平，用于 不同模型的气动力实验研究.在实验中，喷管的名义Mach数为7.0,总焓为 2.5 MJ/kg，总压为3.0 MPa，实验条件复现35 km 高空的飞行条件.在每次实验中都采用Pitot探头测 量Pitot压力.假设自由来流处于热化学平衡状态,考虑真实气体效应，计算得到喷管出口的自由流参 数•模型攻角分别为-5, 0,5,10和14°，侧滑角为 0°.为了获得JF12激波风洞测力结果的不确定度, 在5°攻角下进行了 6次重复性实验，而在其他攻 角下分别进行了 3次重复性实验.图4六分量应变天平Fig. 4 Six-component strain balance2结果与讨论在实验前，先采用拉线熔断法或橡皮锤敲击法, 对模型支撑系统的振动频率进行动态校准，以确定 最低振动频率•模型支撑系统包括了模型天平支杆 和其他支撑设备，其中支杆是用合金钢制成的，直径 为100mm，大弯刀的回转半径为2.4m•法向方向上 的振动频率采用加速度计进行测量•图5(a)给出了 加速度计的测量结果，图5(b)给出了加速度信号 的快速Fourier分析结果•从图中可以看出，测力系 统的1阶振动频率为41.25 Hz，从而可以保证100 m s的有效实验时间里，法向力和俯仰力矩至少 可以获得两个完整周期的数据•轴向力的振动频率 大于100 Hz，从而在100 m s的实验时间里可以获 得10个以上的完整振动周期.理论上讲，如果测力系统的振动频率是成倍数 增长的，就可以获得非常规律的周期性天平信号•实际上并非如此，天平的法向力和俯仰力矩总是有 两个频率非常接近的振动模态•从图5可以看出，实验中测力系统的1阶振动模态频率为41.25 Hz，2阶振动模态频率为52.5 Hz，这两个低阶振动模态 的频率非常接近•这是由天平支杆弯刀模型重量共同决定的•这两个频率叠加在一起，会使天平 信号变得比较复杂.进一步举例说明这个问题•图6为没有安装模 型的天平的俯仰力矩信号，可以看出天平自身的振 动频率比测力系统的振动频率高1个量级•从图 6(a)可以看出，天平的俯仰力矩信号比较复杂，缺50100//Hz150200(a ) Accelerometer signals140160180 200220t / m s(b ) 1s t mode 236.35 Hz图5模型支撑系统的振动频率Fig. 5 Vibration frequencies of JF12 model supporting system140 160180200 220t / m s(a ) Original balance signal of pitch moment乏周期性.如图6(b )和（c )所示，这个信号中包含 两个频率非常接近的低阶振动，其中1阶频率为 236.35 Hz , 2阶频率为249.76 Hz .将这两个低阶振 动剔除之后，就获得了非常平稳的气动力信号[14].-0.2140 160180200 220t / m s(c ) 2n d mode 249.76 Hzab220(d) Signal after 1s t and 2n d mode removed图6天平俯仰力矩信号Fig. 6 Balance signal of pitch moment激波风洞的的非定常起动过程会对模型造成 冲击，对天平信号产生影响.为了研究激波风洞的 非定常起动过程，在模型底部安装了 12个底压传 感器，上下左右各3个，如图7所示.模型底部安 装了后端盖，上面有螺纹孔，压力传感器从模型内 部直接安装在模型后端盖上.(b) Diagram of pressure transducers图7模型底部底压传感器布置图Fig. 7 Pressure transducers installed on bottomsurface of test model气体物理2017年第2卷a rcs第2期刘云峰，等：JF12长实验时间激波风洞10°尖锥气动力实验研究5图8给出了天平的典型输出信号，包括了轴向 见JF12激波风洞的测力结果精准度非常高，法向 力法向力和俯仰力矩数据，以及4个底压传感器 力系数的不确定度小于2%,而轴向力系数的不确 的信号.天平的输出信号可以分成两部分.在开始 定度小于5%.两大关键技术保证了高质量的实验 的30 m s里，信号是没有规律的，说明模型处在无 数据.一是爆轰驱动技术，由于爆轰驱动激波风洞 规律的机械振动中，这是由流场非定常建立过程造 的运行与破膜压力无关，它可以产生高质量的流 成的.流场建立过程的持续时间与很多因素有关，场，而在其他激波风洞中，破膜压力极大地影响了 比如模型的形状和大小攻角和Mach数等.激波风 流场.二是长实验时间，在超过100 m s的长实验时 洞的非定常起动过程同样也可以从模型的压力信 间里，模型拥有3〜5个完整的振动周期，惯性力可 号中得到验证.从图8可以看出，在非定常起动阶 以很简单地通过对天平信号进行平均来去除，同时 段，天平信号和底压传感器信号完全是同步的.因 还可以消除激波风洞非定常起动过程对测量结果 此，这部分的结果不能用于气动力和力矩的计算. 的影响，从而很好地降低了实验数据的不确定度.[~~1三case pressure 1-2 case pressure 2-2 case pressure 3-2 case pressure 4-2_1-5 0 50 100 150 200t/m s(b) Signals of pressure transducers图8天平信号和模型底压信号Fig. 8 Balance and pressure transducers output signals在非定常起动过程之后，天平的输出信号变得 非常有规律，且在100 m s的有效实验时间里出现 了 3个以上的完整周期，低阶振动频率同实验前的 动态校准结果一致.同样，在30 m s以后，模型底压 信号也变得非常平稳.天平信号里包括气动力信号 和惯性力信号，其中惯性力信号通过对输出信号进 行平均处理就可以很容易地去除，不需要进行加速 度补偿来重构测量结果.即由于轴向力和法向力的 高频振荡信号中含有足够的振动周期，使用该天平 通过简单的数据处理技术就可获得精确的实验数 据.该研究表明长实验时间对激波风洞测力的重要 性，一旦JF12激波风洞的有效实验时间小于30 ms 或测力系统的固有频率低于10 Hz，测力数据的准 确度将会大大降低.图9〜11给出了不同攻角下的法向力系数轴向力系数和压心系数.为了方便比较，图上同时给 出了 FD-07，FD-03和Langley的11 in常规低焓高 超声速风洞的平均结果[15].JF12的所有实验点都 画在图上，而其他风洞只给出了平均值.从图中可图9不同攻角下的法向力系数Fig. 9 Normal force coefficients at different attack angles图10不同攻角下的轴向力系数Fig. 10 Axial force coefficients at different attack angles从图9可见，在JF12激波风洞中，不同攻角下 的法向力系数Cn与常规高超声速风洞的结果符合 得较好，差别小于2%.压心系数Zc p也与理论结果 相符，理论值为^= 0.6874.不同风洞的轴向力系 数不完全相同，这是因为轴向力系数可以分成压差 阻力和摩擦阻力两部分.图10中同时给出了 Euler 方程计算得到的轴向力系数.实验数据与Euler结6气体物理2017年第2卷果的差值就是摩阻阻力对轴向力系数的贡献.对层 流边界层，摩阻系数与基于模型长度的Reynolds数 及^的平方根成反比.在当前Reynolds数下，边界 层流动都是层流.首先可以看出，FD-03风洞的轴 向力系数几乎与Langley风洞的结果一致.而JF12 激波风洞的轴向力系数比FD-03的轴向力系数大 10%,这是因为FD-03风洞的办l大约是JF12激波 风洞的2倍.JF12激波风洞的办L约为1.5X106,而 FD-03风洞的^L约为3x106.在FD-03风洞的总轴 向力中，摩阻的贡献约为10%,而在JF12激波风 洞中约为20%. JF12激波风洞的轴向力系数同FD-07风洞的轴向力系数基本相等.FD-07风洞的 Reynolds数办L约为5x106,约为JF12的3倍，但 是，在FD-07模型后部边界层发生了转捩[15],因此它的轴向力系数比层流的结果更大一些.0.8JF12theory:0.6-*-5 0 5 10a/(°)图11不同攻角下的压心系数Fig. 11 Coefficients of pressure center atdifferent attack angles3结论在JF12长实验时间激波风洞中开展了半锥角 10°的尖锥标模的气动力实验研究.实验结果表明，JF12激波风洞可以获得高精度的测力数据，实验 数据的不确定度小于2%.实验数据与常规高超声 速风洞的结果符合得很好.JF12激波风洞与常规高 超声速风洞的法向力系数的差别小于2%.而轴向 力系数的差别是由于基于模型长度的Reynolds数 以及边界条件的不同所导致的.对总焓2.5 MJ/kg 下的10°尖锥而言，真实气体效应对气动力特性的 影响不明显.致谢在此向LH D激波与爆轰物理课题组的全体成员的辛勤劳动表示感谢.该研究是在国家自然科学基金的支持下完成的，基金号为11672312，11532014,在此表示感谢.参考文献（References)[1] Bertin J J，Cummings R M. Critical hypersonic aerother-modynamic phenomena [ J]. Annual Review of Fluid Mechanics，2006, 38(1): 129-157.[2] Woods W C，Arrington J P，Hamilton H H. A review ofpreflight estimates of real-gas effects on space shuttle aerodynamic characteristics[ R]. NASA CP-2283, 1983.[3] Maus J R，Griffith B J，Szema K Y，et al. HypersonicMach number and real gas effects on space shuttle orbiteraerodynamic[ J]. 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俄媒：在中国超级风洞里 北京到纽约只需2小时
俄媒：在中国超级风洞里北京到纽约只需2小时作者：郭宣JF12风洞（资料图）《经济日报》日前报道称，北京钱学森工程科学实验基地的JF12复现高超声速飞行条件激波风洞，从设计、加工、建造到调试均由中国人负责，在安装、调试、验收和获取试验结果流程中，均一次成功。
该报道称，JF12以新颖的反向爆轰驱动方法为核心，集成五大关键创新技术，是首个具有独立知识产权、技术指标先进的高超声速风洞，为研制高超声速飞行器，提供了关键条件。
超级风洞里从北京到纽约只要两小时风洞是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备。
这种设备可提供飞行器设计需要的基础数据，是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。
先进飞行器在上天前，需要进行成千上万次风洞试验。
上世纪中叶，风洞大量出现，且种类繁多。
按实验段气流速度大小来区分，可分为低速、高速和高超声速风洞。
高超声速风洞又包括常规高超声速风洞、低密度风洞、激波风洞、热冲风洞等形式。
风洞的规模与完善程度可以反映出航空航天科学技术的发展水平。
目前中国已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞，JF12激波风洞是我国首个具有独立知识产权的高超声速风洞。
JF12激波风洞项目于2008年1月启动，是8个国家重大科研装备研制项目之一，耗资4600万元，2012年5月顺利通过验收。
这是一个典型的自主创新的实验设备，以中国独创的反向爆轰驱动方法为核心，克服了自由活塞驱动技术的弱点，集成了五大关键创新技术，设计、加工、建造及调试工作均由中国人负责，安装调试工作历时两年，取得了一次性安装、调试、验收合格、获得试验结果的成就。
JF12激波风洞主体为半人多高、金属质地、时粗时细、隔一段换一种颜色的“金属长管子”，在国际同行眼里是个“超级巨龙”，265米的管长使之得以提供较国外同类风洞更长的实验时间。
据中科院力学所JF12激波风洞研发团队负责人姜宗林介绍，在建造主体时，JF12项目组首创了超高压、大口径合金钢管设计技术和超高压爆轰段夹膜机设计技术，并与北方重工合作突破了高强度合金钢管大口径深孔加工技术。
首个“中国风洞”诞生始末：托起空天飞机的“巨龙”
首个“中国风洞”诞生始末：托起空天飞机的“巨龙”位于北京近郊的钱学森工程科学实验基地的空天飞行器实验室，静静地盘踞着一条诞生不久的“巨龙”，国外同行称之为“Hyper-Dragon”（意为超级巨龙）。
这条长260多米的中国“巨龙”，便是第一个完全由中国人自主研发、目前在国际上最先进的高超声速风洞，名叫JF-12。
JF-12作为众多“JF系列”风洞中的一个，为什么如此特别？那要先从它的定位讲起。
说起风洞，普通人或许对它还有些陌生。
但在空气动力学领域，它却是最常用、最有效的实验工具。
风洞是在地面上模拟飞行器空中的飞行状态，研究高速气流与飞行器相互作用的规律，提供飞行器设计需要的基础数据的装备。
风洞是航空航天飞行器的“摇篮”，一架先进飞行器不在风洞里做几千上万次试验研究，是绝对飞不上天的。
可以说风洞代表了一个国家在航空航天领域基础研究的能力与水平。
区分不同类型风洞最主要的一个指标为“马赫”数，即能够达到几倍的声速。
一般来讲，民用飞机的速度约为0.8马赫（0.8倍声速），最先进的战斗机的飞行速度为2～3马赫。
而JF-12激波风洞，马赫数为5-9，并复现了总温、总压。
也就是说，它研究的是被钱学森定义为“高超声速”的飞行条件。
先进风洞的缺乏，制约着高超声速飞行器的研发。
对于世界各国来说都是如此。
自主创新，全面超越目前世界上常用的高超声速风洞有两类。
一类是以日本的HIEST风洞为代表的自由活塞驱动风洞，另一类是加热轻气体驱动的风洞，如美国的LENS风洞。
然而这两种风洞依然具有难以根除的“顽疾”：HIEST有着气流不平稳，试验时间短（仅几个毫秒）的致命缺陷；美国LENS系列激波风洞代表目前国际最先进水平，但它使用大量氢气或氦气，成本昂贵且极度危险，在实验时间和尺度扩展等方面也有很大局限性。
在JF-12诞生之前，我国风洞建设基本上走的仍是“跟踪仿制”路线。
不自主创新，又如何去超越？我国的科学家一直在思考，在风洞技术上，中国能不能走出一条自主创新之路？这个机会终于来了。
中国成功的试验高超音速飞行器,对美国的打击是非常巨大的
中国成功的试验高超音速飞行器，对美国的打击是非常巨大的静谧发表于2014-1-21 15:332013年世界主要兵器装备盘点：更高性能更强威力更广适用..高超音速飞行器SR—72无人侦察机填补了过剩的卫星资源与亚音速的情报收集平台之间的快速反应缺口，融合了速度、高度和隐身方面的优势，赋予了军队改变战争形态的能力2013年11月，美国高调宣传代号为SR—72的双发无人侦察机，定位是高超音速情报、监视、侦察和打击平台，其验证机将在2018年进入工程发展。
SR—72可能是第一架投入使用的高超音速飞行器，要比迄今为止任何一种飞行器都接近空天飞机的概念。
一旦研发成功，通过改进、改型，可成为一种替代远程打击轰炸机的未来中型轰炸机，完成一小时打遍全球的目标。
亮点一：高超音速。
SR—72无人机的尺寸和航程基本与SR—71相同，但设计飞行速度却达到6倍音速，是SR—71最大飞行速度的两倍。
SR—72飞到3倍音速时，敌机还有时间反应，但若达到6倍音速，对方根本来不及反应，而且6倍音速可以领先多数导弹，其生存性能超过隐身的先进亚音速或超音速飞机。
亮点二：无人隐身。
从发布的SR—72想象图中，并没有看到飞行员的座舱罩，由此可以推测它是无人驾驶飞机。
它在高超音速飞行时依然可以具有较好的隐身气动。
一直参与SR—72研发的“臭鼬工厂”工程师利兰德说，“速度是新的隐形”，目前只有火箭动力试验机X—15才有6倍音速的飞行力。
亮点三：全球快速打击的砝码。
SR—72无人侦察机除了能够弥补多数侦察机速度慢、隐身难等缺点，还能在紧急情况下代替卫星执行侦察监视任务。
SR—72赋予了军队再次改变战争形态的能力，一旦研发成功，不仅可以作为侦察机，而且可以通过改进、改型，能够替代正在研制中的远程打击轰炸机，加快实现美国一小时全球快速打击目标的步伐。
亮点四：技术上的先行者。
SR—72的研制目前还有一些关键技术需要突破，比如机身与空气的剧烈摩擦对隐身性能的损耗等，这些探索已达到了目前世界航空制造业的顶端，具有相当的前瞻性。
中科院力学所科技成果——JF-12复现高超声速飞行条件激波风洞
中科院力学所科技成果——JF-12复现高超声速飞行
条件激波风洞
技术介绍
JF-12复现风洞可以复现高度25-50km、速度Ma5-9的飞行条件，风洞总长265m，喷管出口直径2.5m，试验段直径3.5m，实验时间超过100ms，比同类风洞提高1个量级，是国际最大、整体性能最先进的激波风洞，先后获得美国航空航天学会地面试验奖、国家技术发明二等奖、中科院杰出科技成就奖等。
应用领域
主要应用于航空航天高超声速飞行器气动力/热特性、关键部件分离、高马赫数冲压发动机、飞行器/发动机一体化、边界转捩实验等。
技术成熟度及应用案例
成功应用于国家重大专项和多项航天任务，在飞行器气动力／热
特性、关键部件分离、高马赫数发动机、飞行器带动力一体化等重大和特种试验方面发挥了不可替代的作用，具体案例视整体情况确定。
知识产权情况
JF-12复现风洞团队提出了系统的爆轰驱动激波风洞理论，发明了体系完整的复现风洞实验技术，研制成功国际首座复现高超声速飞行条件的超大型激波风洞，整体性能国际领先，成就了我国大型气动实验装备由仿制迈向创新自主研制的先例。
体验科技创新“加速度”
体验科技创新“加速度”作者：高雅丽来源：《科学导报》2018年第33期头戴耳机，手握操作柄，前面的大屏幕是一望无际的碧海蓝天，在指挥员的带领下，观众就可以在航空科学飞行互动模拟机上体验飞行的乐趣。
在军事博物馆，类似这样的交互式科技体验吸引不少观众跃跃欲试。
5月19～26日，2018年全国科技活动周暨北京科技周活动以“科技创新强国富民”为主题揭开帷幕，460余个展项将以实物、模型方式展出。
多项原创性科技成果亮相从“天眼”模型、国际首座复现高超声速飞行条件激波风洞JF12、“深海勇士”号4500米载人潜水器，到“墨子号”、大亚湾反应堆中微子实验、寒武纪深度学习处理器……在科技创新成果展示区，一系列重大原创性科技成果，让公众体会到“大国重器”的震撼力量。
市民李先生带着孩子，第二次来到科技周的活动现场。
李先生告诉笔者：“从孩子3岁的时候就带他感受科技周的各类展览，下午1点的时候我们就开始排队进场。
好多原创性的科技成果平常只能在网络看到，但通过这样的活动可以让孩子和科学来次亲密接触。
”在一面互动投影的主题墙前，国产大飞机、“复兴号”动车组列车、干细胞技术等重大科技创新成果被做成了萌趣十足的动画形式。
只要把手轻轻放在相应的画面上，它们就能“动起来”。
一系列的互动手段，让科研成果不再“高冷”。
现场笔者看到，冷原子研究、酿酒酵母染色体合成、寨卡病毒致病机制研究、石墨烯智能人工喉这些最新的前沿科技成果，以手绘漫画、信息图式、剪纸动画等形式展现，吸引了不少人驻足观看思考。
酷炫科技受热捧科技周上，哪里排队的人最多？那一定是和虚拟现实技术体验有关的项目。
VR眼睛、AR 沙盘、AR演播室，让公众体会到“上天入海”的真实感。
随着2022年冬奥会、冬残奥会筹备工作进入“北京时间”，科技创新支撑冬奥建设方面也有了不少新成果。
在VR滑雪体验区，正在上小学二年级的侯睿涵兴奋地说：“这里和真实的滑雪场没什么不同！”现场工作人员告诉笔者，现场立体音效把虚拟和现实场景结合，再加上仿真手持VR眼镜的效果，可以模拟科技馆体验馆、训练空间等场所。
跟随大师的脚步
跟随大师的脚步作者：赵广立来源：《科学导报》2015年第83期在不久前举行的2015中国力学大会上，87岁的中国科学院院士、中科院力学所研究员、空气动力学家俞鸿儒获颁首届“钱学森力学奖”。
获此殊荣，他感到高兴，“我是搞实验科学的，不是研究理论的，这个奖能够颁给做实验的人，我觉得这是一个重大的进步。
”他的高兴还缘于另外一个重要原因：“我以前就跟着钱学森先生、郭永怀先生学，拿到这个奖好像与他们的关系又紧密了一点。
”跟大师“向科学进军”俞鸿儒是中国近代力学事业的奠基人之一郭永怀先生的学生。
而当年“替”郭永怀招收研究生的，正是“三钱”中的“两钱”——钱伟长和钱学森。
原来，1956年中国科学院公开招考研究生时，郭永怀还没有回国。
两位钱先生在知道他要回国的情况下，特意帮他招收学生。
俞鸿儒就是在那时报考了钱伟长的研究生，成了郭永怀回国后的第一批弟子。
1956年也成了俞鸿儒人生的转折点。
那一年，党中央提出“向科学进军”的口号，每个人都要制定“向科学进军”的计划。
当时在大连大学（现为大连理工大学）留校任教的俞鸿儒被要求写“进军计划”，并被告知“几年后能提升副教授、教授”。
俞鸿儒不写，并说：“这哪是向科学进军？我看是向个人名利进军。
”他也迷茫：什么是科学研究？应该怎么做研究？那时钱学森刚回国不久，俞鸿儒很是仰慕他的学问和爱国精神。
他想，能不能到他那里去做？刚好当时报考中国科学院没有单位限制，于是俞鸿儒第三次走进考场，迎来了人生的重大转折。
俞鸿儒回忆说，钱学森和导师郭永怀的办公室在一起，跟钱学森有很多接触，包括当时钱、郭两人去拜访一些名家，他也随从，逐渐地成了他们的助手。
近水楼台，俞鸿儒受钱、郭两人影响颇多。
他至今记得，郭永怀第一次和他们谈话时很严肃：国家的科学事业需要很多人做铺路石，他也是。
郭永怀希望他们也要有这种思想准备。
为研究超声速飞行，1958年，郭永怀在力学所成立激波管组，并指定俞鸿儒为组长。
在郭永怀的支持下，俞鸿儒提出研究氢氧燃烧驱动激波管。
激波管激波风洞研究
激波管激波风洞研究
激波管激波风洞是一种用于研究气体动力学和爆炸物理学的实验设备。
它由一根长管道和两个封闭端组成，其中一端安装有气体喷口，另一端安装有反射面。
通过在喷口处产生高速气流，形成激波，并在反射面处反射回来，形成一个稳定的激波场。
在激波管激波风洞中，可以进行各种气体动力学和爆炸物理学实验，例如研究激波的传播、反射和折射，气体的压缩和膨胀，爆炸波的传播和衰减等。
这些实验可以帮助科学家更好地理解气体动力学和爆炸物理学的基本原理，以及应用于航空航天、武器设计和工业安全等领域。
激波管激波风洞的优点是结构简单、操作方便、实验成本低，可以在较短的时间内获得大量的实验数据。
但是，它也存在一些局限性，例如激波场的稳定性和均匀性较差，实验参数的调节范围有限等。
因此，在实际应用中，需要根据具体的实验需求选择合适的实验设备和方法。
JF12激波风洞:航空航天的“助推器”
JF12激波风洞：航空航天的“助推器”
李明丽
【期刊名称】《中国科技奖励》
【年(卷),期】2017(000)004
【总页数】2页(P70-71)
【作者】李明丽
【作者单位】
【正文语种】中文
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5.JF12复现高超声速飞行条件激波风洞开启我国大型气动实验装备建设新纪元 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
刘云峰：翱翔在科研的天空
刘云峰：翱翔在科研的天空作者：暂无来源：《科学中国人》 2017年第6期本刊记者杨娇飞翔，鸟类最美的姿态。
飞行，千百来年人类最深切的渴望。
自1903年莱特兄弟发明人类历史上第一架飞机以来，人类执着于追求飞得更高更快更远，高超声速飞行器也因此应运而生。
这种飞行速度超过5倍音速的飞行器在满足国家重大战略需求的同时也面临着技术突破这一难题，而难题的关键在于地面试验装备能力的提升。
中国科学院力学研究所针对这一问题迎难而上，于2012年建成了世界最大的激波风洞——J F12风洞，该团队发展的复现风洞高精度测量技术不仅提升了极端条件下的测量精准度，还创建了国际新高度，由此获得美国航空航天学会2016年度地面试验奖，2016年国家科学技术发明奖二等奖，在高温气体动力学前沿问题探索中发挥着不可替代的作用。
而高温气体动力学国家重点实验室的刘云峰副研究员，从项目立项开始，便参加了风洞的论证、设计、安装、调试和验收工作，作为这个项目的主要成员之一，他在获得不少科研成果的同时将继续在这片天空里自由翱翔。
靶点式研究在钱学森“上天、入地、下海”的指导蓝图下，我国航天事业飞速发展。
新一代高超飞行器由于其飞行马赫数高，会发生分子振动能激发过程，从而对飞行器的气动力特性产生影响，所以依靠地面风洞试验和数值模拟研究两种方法来研究其影响变得极其重要。
其中数值模拟不仅研究难点大，而且必须经过试验验证，于是风洞试验研究就成了主要的突破口。
现在地面试验设备主要是四种风洞，激波风洞以达到纯净空气、总焓、全尺度三个指标优胜其他三种风洞，但一般的激波风洞气动力测量存在试验时间短、无法找到天平信号规律性的问题。
刘云峰所在的力学所之前研制的J F-8A激波风洞信号就存在类似的问题：没有规律，重复性差。
解决这样问题的常规做法是依靠惯性力补偿方法，但是刘云峰及其所在的团队决定另辟蹊径，不采用惯性力补偿技术方案，而是通过增加试验时间来获得更有周期规律的天平信号。
激波简介
波阻
从机翼上压强分布的观点来看，波阻产生的情况大致 如下；根据对机翼所作的实验，在超音速飞行时，机翼上 的压强分布如图所示。在亚音速飞行情况下，机翼上只有 摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力。它的压力分布如图中虚 线所示。对图中两种不同的飞行情况压强分布加以比较， 可以看出：在亚音速飞行情况下，最大稀薄度靠前，压强 分布沿着与飞行相反的方向上的合力，不是很大，即阻力 不是很大，其中包括翼型阻力和诱导阻力。
激波
定义： 超声速气流被压缩时，一般不能像超声速 气流膨胀时那样地连续变化，而往往以突跃压 缩的形式实现。我们把气流中产生的突跃式的 压缩波成为激波。
激波是一种强扰动波，是一种非线性传波波，他是超声速 气流中一个很重要的物理现象，它对流动阻力或流动损失很产 生很大的影响。气体通过激波时的压缩过程是在非常小的距离 内完成的，即激波的厚度非常小，理论计算和实际测量都表明， 在一般情况下，激波的厚度大约在10-6米左右，这个数量已经 与气体分子自由行程达到同一个数量级了。可以想象，在这样 小的距离并且在极短时间内气体完成一个显著的压缩过程，因 此这种变化中的每一个状态不可能是热力学平衡状态，即这种 状态必然是一种不可逆的耗散过程，应该说气体的粘性和热传 导对激波又十分重大的影响，而且激波内部的结构非常复杂。 但是从工程应用角度，可以把这一压缩过程所占的空间距离处 理为一个面，这面就是激波面，对于激波前后气流参数的变化 来讲它是个间断面。
乘波体外形的发展和应用 乘波体外形优越的气动特性已成为现代导弹， 特别是高 速远程巡航导弹和航天飞行器的候选外形。 乘波体飞行器的研究方向 21世纪以前，国内外研究者绝大部分工作都集中在用流 线追踪法或参数设计法对乘波前体进行无粘与有粘的设计和 优化，由单独考虑升阻比性能，逐步过渡到升阻比、容积率 和热防护的多目标优化，使得乘波飞行器在实用化道路上迈 上了新台阶。进入21世纪后，由于乘波构型机身设计理论渐 趋成熟和完善，研究者把更多注意力集中到高超声速乘波飞 行器机身/发动机一体化关键技术设计上来，其中包括前体/ 进气道一体化设计技术、燃烧室构型优化技术以及尾喷管/后 体一体化设计技术。
唯一的JF12超高音速激波风洞
唯一的JF12超高音速激波风洞JF12高超声速激波风洞是专门针对高达五倍音速以上的超高速飞行器试验。
“据我所知，JF12高超声速激波风洞是当今世界唯一的，就连世界上的一些超级科技强国都没有，它的唯一不仅在于它所产生的流场区域很大、气流速度较高、试验时间很长，更重要的是它应用了最独特的爆轰驱动技术，它还克服了自由活塞驱动技术的弱点。
你们应该为获得的可靠的高超声速试验数据感到十分骄傲。
”这是国际上著名的激波管技术专家、国际激波研究院创始人高山和喜教授对JF12复现高超声速飞行条件激波风洞的高度赞誉。
5月14日，中科院组织的权威专家对JF12风洞进行验收。
专家委员会都认为，这个项目是面向国家重大科技项目以及学科基础的研究需求，利用中科院力学所独创的反向爆轰驱动方法以及一系列的激波风洞创新技术而研制成功的国际首座可以复现25—40公里高空、马赫数5—9飞行条件、喷管出口直径2.5米/1.5米、试验气体为洁净空气、试验时间超过100毫秒的高超声速激波风洞，而且它的整体性能在世界超级科技强国中都处于领先水平。
而且该风洞具有高超声速飞行器试验的地面复现能力，因此为我国重大工程项目的关键技术突破以及高温气体动力学基础研究又提供了不可替代的试验手段。
“JF12激波风洞从概念、设计、加工、安装、调试、性能试验一直到现场测试，总共历时4年。
中国项目组几经坎坷，几经艰辛，终于不辱使命，完成了这项艰巨的任务！”这是中科院力学所高温气体动力学国家重点实验室主任、国家重大科研装备研制项目组负责人姜宗林在JF12风洞验收通过以后的感慨。
姜宗林告诉记者，民用飞机的飞行速度一般可以达Ma0.8(即xx0.8)以下的亚声速(一个马赫数是一倍声速)。
而高超声速指飞行器则可以达到Ma5以上的飞行速度，Ma7就意味着从北京到纽约的时间能够由现在的14小时直接缩短到2个小时。
姜宗林还说，高超声速科技是航空航天领域的高新技术，这关系到国家安全甚至国际战略格局，同时也是世界各个超级科技强国竞相研究的热点，然而高超声速飞行器的研究开发是离不开风洞这个摇篮的。
中国风洞技术超过美国
而JF12复现高超声速激波风洞风速达到5-10倍 声速，喷管直径2.5米，实验时间达100毫秒。 所以说在这方面中国已经赶超美国
视频中介绍了我国首个具有独立知识产权的高超声速风洞，JF12激波风洞。在相关画面中 出现了多款高超声速飞行器的测试模型。中国科学院研究院姜宗林介绍，这个风洞是一种 先进飞行器的摇篮，一种孵化器。
科普
所以说飞行器的外形再好看，没有经过风 洞试验，一切都是耍流氓。风洞是一种用 于产生人造气流的管状通道，旨在研究空 气流经物体时所产生的气动效应。用于测 试的物体，通常叫做风洞模型，被置于管 状通道的中间。美国的航空工业之所以能 源源不断的产出好飞机，同拥有世界上最 强的风洞有着很大的关系。
网友评论
央视曝光！中国航空风洞技术远超 美国
• 中央电视台10月8日期节 目中，介绍了我国首个 具有独立知识产权的高 超声速风洞，JF12激波 风洞。在相关画面中出 现了多款高超声速飞行 器的测试模型。中国科 学院研究院姜宗林介绍， 这个风洞是一种先进飞 行器的摇篮，一种孵化 器。
• JF12风洞达到了世界领先水平：美国的著名风 洞做到4-7倍声速，喷管直径1.5米，实验时间 3nel）即风洞实验室，是以人工的方 式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围 气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果 以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进 行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。 • 风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组 成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中 起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交 通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺 的。这种实验方法，流动条件容易控制。实验时， 常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风，通过 测控仪器和设备取得实验数据。
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唯一的JF12超高音速激波风洞
JF12高超声速激波风洞是专门针对高达五倍音速以上的超高速飞行器试验。
“据我所知，JF12高超声速激波风洞是当今世界唯一的，就连世界上的一些超级科技强国都没有，它的唯一不仅在于它所产生的流场区域很大、气流速度较高、试验时间很长，更重要的是它应用了最独特的爆轰驱动技术，它还克服了自由活塞驱动技术的弱点。
你们应该为获得的可靠的高超声速试验数据感到十分骄傲。
”这是国际上著名的激波管技术专家、国际激波研究院创始人高山和喜教授对JF12复现高超声速飞行条件激波风洞的高度赞誉。
5月14日，中科院组织的权威专家对JF12风洞进行验收。
专家委员会都认为，这个项目是面向国家重大科技项目以及学科基础的研究需求，利用中科院力学所独创的反向爆轰驱动方法以及一系列的激波风洞创新技术而研制成功的国际首座可以复现25—40公里高空、马赫数5—9飞行条件、喷管出口直径
2.5米/
1.5米、试验气体为洁净空气、试验时间超过100毫秒的高超声速激波风洞，而且它的整体性能在世界超级科技强国中都处于领先水平。
而且该风洞具有高超声速飞行器试验的地面复现能力，因此为我国重大工程项目的关键技术突破以及高温气体动力学基础研究又提供了不可替代的试验手段。
“JF12激波风洞从概念、设计、加工、安装、调试、性能试验一直到现场测试，总共历时4年。
中国项目组几经坎坷，几经艰辛，终于不辱使命，完成了这项艰巨的任务！”这是中科院力学所高温气体动力学国家重点实验室主任、国家重大科研装备研制项目组负责人姜宗林在JF12风洞验收通过以后的感慨。
姜宗林告诉记者，民用飞机的飞行速度一般可以达Ma
0.8(即xx
0.8)以下的亚声速(一个马赫数是一倍声速)。
而高超声速指飞行器则可以达到Ma5以上的飞行速度，Ma7就意味着从北京到纽约的时间能够由现在的14小时直接缩短到2个小时。
姜宗林还说，高超声速科技是航空航天领域的高新技术，这关系到国家安全甚至国际战略格局，同时也是世界各个超级科技强国竞相研究的热点，然而高超声速飞行器的研究开发是离不开风洞这个摇篮的。
从JF12激波风洞的出现不难看出现在的中国正在努力向着超级科技强国的方向前进着，而且在今天中国军事力量不断强大的环境下，军事类的小说也同样给力，像青帝超级科技强国http:
12081.html，起点《星空之翼》http:
.aspx，3G书城的《我是特种兵前传》（http:
该项目组首创了超高压、大口径合金钢管的设计技术以及超高压爆轰段夹膜机设计技术，并且还同北方重工合作一起突破了高强度合金钢管大口径深孔加工技术。
因此可以说JF12激波风洞的研制在很大程度上推进了我国重大科研装备的设计与加工技术的发展。
JF12风洞的研制是依据我国独创的爆轰驱动方法，并且进一步发展了一系列的自主创新技术，是其他超级科技强国所没有的，它的出现开启了我国大型气动实验装备建设由仿制到创新研制的新纪元。