地表最强!JF22风洞领先欧美30年,功率是三峡67%,能回本吗?

钟铭聊科学 2023-07-20 23:15:27

近日,央视披露国之重器“JF-22”超高速风洞通过验收。不少网友表示:

“一般”先进,可以展示。

当然,这是玩笑话,但客观地说,“JF-22”超高速风洞性能非常恐怖,可以吹出30倍音速的气流,复现在40到100公里的高空中,以每秒10公里飞行的条件,技术完全是我国科研人员独创的。

仅从性能指标来看,“JF-22”其实已经全面领先欧美至少20-30年。这话不是笔者说的,而是来自于我国相关领域的研究人员韩桂来的评价。

我国风洞研究,始于上个世纪40年代,当时钱学森和副手郭永怀都非常注重高超声速的研究,前瞻性的战略部署了相关研究,而想要研究高超声速,就必须要用到风洞,而且风洞性能越好,航天器才能越好。

俞鸿儒的研究方向就是高超声速风洞,在郭永怀的指导下,俞鸿儒开始了高超声速风洞的研究,因为高超声速风洞需要用到氢氧燃烧来制造气流,危险性非常高,实验室经常被炸,不是房子被炸飞了,就是房子被炸塌了。

但是国家仍旧非常支持他的研究,房子炸毁一次修一次,炸塌一次再修一次,从来没有怨言,而俞鸿儒本人也没有被责难,因为郭永怀早就向所里说明了情况,大家都很支持他。

钱学森也非常关心风洞的研究,所以中国风洞起步阶段虽然经济条件落后,但给予了最高的支持,这才有了现在的JF-22。

不过,也有网友在讨论,“JF-22”虽然是大国重器,但瞬时功率达到了惊人的1500万千瓦,而世界上规模最大的水电站的三峡水电站,发电功率2250万千瓦,“JF-22”发电功率相当于三峡的66.7%(2/3),可以说是相当耗电.

但是从经济收益来计算,“JF-22”带来的收益十分丰厚,可以给国家各个研究团队省下一大笔钱,绝对是一笔好买卖。

从国防安全角度来看,“JF-22”带来的价值是无可估量的,用金钱是根本无法衡量的。

那这究竟是咋回事呢?

“JF-22”到底有什么用呢?

风洞,说白了就是模拟飞行器在高空飞行的情况,以此来检验飞行器的气动外形设计是否合理。

一般来说,一款飞行器设计好了之后,按照比例缩小,造一个“缩比模型”,然后让“缩比模型”风洞里进行测试,并收集相应数据,反反复复上万次,以此来检验设计是否合理。

所以,飞行器其实都是在风洞里“吹”出来的,飞机、战斗机、导弹、火箭、飞船无一例外,也就是说,我们熟知的那些大国重器“歼-20”“东风系列导弹”“神舟飞船”“C919国产大飞机”“长征系列火箭”都需要用到风洞。

因此,风洞其实是一个国家最重要的战略资源之一,一直还流传着一种说法:

一代风洞技术决定一代飞行器的研制水平,同时代表着一个国家的科研实力。

所以,建造先进的风洞是十分必要的,这也是大国的标配。

“JF-22”耗电高,但经济价值更高

一般来说,一个飞行器在设计研发的过程中,它的“缩比模型”需要在风洞里做大量的实验,至少需要上万次。我们姑且就按照1万次来进行计算,而“JF-22”有效实验时间一般为100-130毫秒,我们就按照130毫秒来计算。

于是,通过简单的乘法运算,我们不难得到飞行器在风洞中所需要的总电量为:541万度。而我国民用电白天的均价为0.6元/度,晚上的均价为0.3元/度,这种国之重器一般主要也是在夜间使用,最具性价比,所计算下来的费用就是:162.3万,即便是都在白天使用(这种可能性很低),所需要的费用为:324.6万元。

即便不是民用电,而是工业用电,我国工业用电的价格大概在1元/度~1.8元/度之间。所以,所需要的电费就是:541万~975万。

因此,我们不难得出一个结论,一个飞行器在“JF-22”试验,所需要的总费用在162.3万-975万之间,这看起来好像非常贵,但说实在的,真的是能带给我们远比电费高得多的收益。

首先,我们要搞清楚,如果不用风洞,那意味着研究人员需要先制造出飞行器后,用实际测试来替代风洞试验。如果实际测试发现气动设计有问题,或者直接坠毁,那么就得重新设计。而我们要知道,根据一些报道,神舟飞船的制造成本为8.5亿,歼-20的制造成本为6亿左右,C919大飞机的成本接近6亿,即便是稍微便宜点的导弹,也需要上千万。

所以,“JF-22”试验所需要的电费,在这些飞行器的制造成本面前,根本不值得一提。如果真的用实际测试来替代风洞试验,那损失才是真的巨大。不仅如此,像战斗机、客机等飞行器,还需要飞行员驾驶,要知道训练一名飞行员是非常不容易的,如果只是为了测试飞行器,就付出牺牲飞行员的代价,是难以想象的。

“JF-22”是用来“吹”新一代的飞行器。新一代飞行器技术水平更高,制造成本只会更高。有了“JF-22”就可以大量节约这些制造成本。所以,即便是从经济收益的角度出发,“JF-22”可以从整体上帮助我国飞行器制造解决巨额成本的,是稳赚不赔的买卖。

“JF-22”关乎未来国家安全

除了经济收益之外,“JF-22”对于国防安全的重要性,是无法用金钱衡量的。

此前,全球最先进的风洞是中国的“JF-12”,是全球首个复现风洞,能够复现在25-50公里的高空中,5-10倍音速的飞行条件,且有效实验时间可以维持在130毫秒。除了“JF-12”之外,全球其他国家最好的风洞是美国的“LENS II”,首先它并不是复现风洞,能够模拟5-7倍音速的飞行条件,但有效实验时间只有30毫秒。

除了中美之外,日本其实也制造了一个全球最大自由活塞激波风洞“HIEST”,但客观地说,这款风洞性能并不算很好,有效实验时间更短,只有2毫秒。

此前正是有了"JF-12”等风洞,我国才具备了研发高超音速武器,第五代战机的基础。根据央视报道,"JF-22”的出现,助力我国新型天地往返飞行器、高超音速飞机、高超音速飞行器的研发。所以,未来中国的许多国防重器,都将在"JF-22”中“吹”出来。

而网络上一直流传着一句话:

口径即是正义,射程即是真理。

这其实是在强调国防科技水平与国家安全是紧密相关的。我国下一代国防力量需要依靠“JF-22”的帮助,才能实现的。而下一代国防力量正是捍卫我国未来国家安全的中坚力量,这意味着“JF-22”其实间接地在守护国家安全,而这种重要作用是无法用金钱来衡量的,是无价的。

当然,由于“JF-22”是全球领先的风洞技术,这意味着从“JF-22”中“吹”出来的飞行器,性能和科技水平,也将会非常强悍,这可以确保我国在国防技术领域处于全球第一梯队,不需要畏惧任何国家的威胁

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