《军武次位面》作者：太白
最近，央视曝光了中国JF-22超高速风洞已经通过了验收，可以广泛使用的消息。早在1年前，JF-22就曾在央视《朝闻天下》节目中被首次披露，当时JF-22尚在研发建设过程中，正在安装真空仓、实验舱和喷管，并由专家进行设备检查。1年多以后的今天，JF-22终于通过了验收并将很快服役，它能模拟30马赫的飞行条件，对我国研制高超声速导弹、空天飞机等重要航天设备，具有重要作用。所谓风洞，其实就是一个空气动力学的研究工具。简单而言，就是在一个管道中创造人造气流，并在其中放入待研的飞行器，考察气流经过飞行器表面时的气流特征。风洞在汽车、导弹、飞机、舰船等设计制造项领域有非常广泛的应用。比如对速度有着极致追求的F1赛车，也会利用专用的风洞来测试赛车的设计和布局是否合理。
▲F1赛车在风洞中接受测试，图片来源：网络
在空天领域也一样，有没有好的风洞工具，将很大程度上决定技术人员是否能够设计出更好的飞行器。不过各领域使用的风洞类型和等级当然是不同的，比如开发汽车、赛车只需要使用亚音速风洞即可，但是航天飞机、高超声速导弹的设计研发，则需要用到超高音速风洞，两者的开发难度也是完全不同的，当然还有用于测试导弹飞行的跨声速风洞和普通超音速风洞。全球能够独立设计建造高超声速风洞的国家也只有中、美、俄三家。要设计出超高声速风洞，除了要有能够吹出数马赫甚至几十马赫风速的设备外，还要解决飞行器模型在超高声速风洞中测试时产生的高温、电离等各种复杂的问题，超高的技术难度，把很多即便是有能力研制亚音速风洞的国家也卡在了门槛之外。
▲NASA用风洞测试“麦道”飞行模型，图片来源：网络
美国在风洞技术上起步较早，而且技术性能相当强大。美国用于空气动力试验的亚音速风洞设备早在上世纪80年代就已经基本建设完成，后来基本不再新建而是不断维护。到了90年代后，为了满足测试高超声速武器的需求，美国陆续建设了大量高超声速风洞。美国比较有代表性的亚音速风洞都集中在NASA的兰利研究中心，这些设备主要模拟不超过1.4马赫的风速环境。有代表性超声速风洞设备则集中在NASA的兰利、格林、阿姆斯研究中心以及波音和洛马公司手中。其中PSWT（多声速风洞 ）最高可模拟5.57马赫的风速。而公认的美国国家高超声速核心风洞有16座，其中非常有代表性的就是卡尔斯潘大学-布法罗研究中心拥有的LENS（国家高能激波风洞）系列，包括LENS I、LENS II、LENS X和LENS XX。
LENS系列中的前两种是用于模拟“高超声速高雷诺数试验”的激波风洞，后两种则是用于模拟“高焓试验”的膨胀管风洞。LENS I和LENS XX的模拟风速都能达到24马赫，可谓是美国研发高超声速武器、空天飞机等高技术飞行器的核心设施。
▲LENS系列风洞的部分性能数据，图片来源：网络
虽然我国的风洞研究建设起步比美国晚得多，但是不管是发展速度、贡献和性能上都已经超过了美国。美国的LENS I风洞建成于1991年，最高可以模拟24马赫的风速，但是风洞直径仅有0.27米，试验时间也仅有0.024秒，几乎啥也干不了。LENS II建成于1996年，虽然风洞直径提升到了1.5米，但由于直径增大风速反而降低到了8马赫，激波模式下也仅能维持0.1秒。LENS XX建成于2009年，直径2.4米，可模拟25马赫风速，但持续时间仅为0.004秒。
▲中国JF系列风洞，图片来源：网络
看完了美国再看中国：按照官方披露的数据，中国的“JF”系列风洞项目中的JF-12项目启动于2008年，用了4年时间，在2012年就通过了验收。它可以复现9马赫风速，复现2.5万米到5万米高度高空环境，激波模式下能维持0.1秒，但直径为3.5米，整体性能已经超过了美国的LENS II。JF-12给中国的高超声速武器开发带来了非常大的帮助——就在JF-12建成的2年后，也就是2014年时，美国媒体就曾报道中国可能正在利用JF-12研发高超声速武器。你还别说这次美国人真的说对了。有了强大的分动工具后，中国的高超声速导弹研制速度开始加快，东风17在2018年就被首次展出，只比JF-12的建成晚了4年时间。而东风17也成为了全球收款正式服役的高超声速导弹，赶在了美国和俄罗斯前面。
▲JF-22，图片来源：网络
随着JF-22的建成，它也将成为中国继续研制新一代高超声速武器的“利器”。JF-22长度167米，直径4米，可以模拟3万米到9万米的高空环境，可以复现最大30马赫的风速。从性能上而言，JF-22已经全面超过了LENS XX，不管是复现风速还是直径上都要比LENS XX更为强大。而且在央视展示的视频中，JF-22正在测试的是一款空天飞机模型，显然JF-22对其的开发也有非常大的帮助。JF-22的出现，意味着中国已经在高超声速风洞研发上，对美国实现了“弯道超车”。美国研发LENS系列的时间比我们更早，但是现在性能上反而被我们超越了，这也是美国在高超声速武器研发方面落后中国的一个非常关键的因素。美国此前至少开发了3种以上的高超声速导弹模型，但是动不动就“神隐”了，而且至今数年了也没有服役的迹象，很大一部分原因，就是被风洞工具的性能给耽误了。
毕竟风洞光是吹吹风，或者模拟高空中的部分环境特征肯定是不够的。模拟远远不是复现，只有完整重现特定高空高速环境下的全部空气特征，才有资格叫做“复现”。因此，JF-22的出现，真可谓“意义非凡”。
