2023年7月,中國(guó)最新一代JF22超高速風(fēng)洞正式亮相。這臺(tái)能吹出35馬赫、每秒10公里氣流的“鋼鐵巨獸”,讓全球航空航天界瞬間炸鍋。美國(guó)甚至帶著50億美元開(kāi)價(jià),只求租用幾天,法國(guó)代表團(tuán)一問(wèn)價(jià)格,當(dāng)場(chǎng)傻眼。
可中國(guó)不為所動(dòng),一句“暫不對(duì)外開(kāi)放”把全球擋在門(mén)外。與此同時(shí),連三峽大壩三分之二的功率,都被它瞬間吞噬。中國(guó)風(fēng)洞是怎么做到讓世界“跪求合作”卻被拒之門(mén)外的?又是誰(shuí)在幾十年前,冒著炸毀實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)險(xiǎn),把這條技術(shù)“死路”硬生生炸開(kāi)?
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1970年代以前,中國(guó)風(fēng)洞技術(shù)幾乎等于零。1934年建在南昌的第一臺(tái)風(fēng)洞,早在戰(zhàn)亂中被毀得不剩一片鐵皮。建國(guó)后重新起步,哪怕是頂級(jí)科學(xué)家錢(qián)學(xué)森、郭永懷親自帶隊(duì),弄出來(lái)的風(fēng)洞也不過(guò)小貓三兩只。
寬度加長(zhǎng)度不到10米,只能測(cè)試縮小十倍的模型,數(shù)據(jù)誤差大得離譜,幾乎沒(méi)法用。當(dāng)時(shí)的美國(guó),風(fēng)洞早就搞到了幾十馬赫,造價(jià)動(dòng)輒上千萬(wàn)美元,耗電堪比一個(gè)中等城市。
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中國(guó),別說(shuō)錢(qián),連穩(wěn)定供電都成問(wèn)題。眼看著這條“常規(guī)技術(shù)路”走不通,1957年,郭永懷找來(lái)了年僅30歲的俞鴻儒,拋出一個(gè)大膽的想法:不用風(fēng)扇驅(qū)動(dòng),改用爆炸。
這在當(dāng)時(shí)幾乎是“瘋子”才敢考慮的方案。國(guó)際上都知道,氫氧混合爆轟的激波管極其危險(xiǎn),稍有不慎,實(shí)驗(yàn)室說(shuō)炸就炸。可郭永懷只說(shuō)了一句:“國(guó)家沒(méi)錢(qián),常規(guī)你搞不起。”俞鴻儒聽(tīng)懂了,把這當(dāng)成了命令。
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1958年,俞鴻儒帶著幾名年輕人連熬三個(gè)通宵,造出了中國(guó)第一臺(tái)激波管。鑄鐵噴管替代國(guó)外幾十萬(wàn)的不銹鋼,設(shè)計(jì)圖紙全靠自己畫(huà),連焊接技術(shù)都是邊學(xué)邊干。當(dāng)年那臺(tái)設(shè)備,甚至被送進(jìn)中南海參觀,連賀龍?jiān)獛浂歼B連點(diǎn)頭。
但沒(méi)多久,實(shí)驗(yàn)室就炸了。第一次爆炸震碎了整個(gè)廠(chǎng)房的窗戶(hù)玻璃,氣浪把紙張吹得滿(mǎn)天飛。俞鴻儒卻一言不發(fā),蹲在廢墟里一點(diǎn)點(diǎn)撿金屬碎片分析原因。他知道,這些碎片里,藏著下一次試驗(yàn)的答案。
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1963年,最嚴(yán)重的一次爆炸發(fā)生了,整個(gè)實(shí)驗(yàn)大樓炸塌,金屬零件砸穿了承重墻。幸運(yùn)的是,他早已要求每次試驗(yàn)人員必須撤離百米開(kāi)外,才沒(méi)有造成傷亡。
爆炸成了常態(tài),但團(tuán)隊(duì)沒(méi)一人退縮。他們從一次次爆炸中總結(jié)出關(guān)鍵規(guī)律:只要精準(zhǔn)控制氫氣濃度,就能讓爆轟變得可控。這個(gè)被全球視為“廢棄技術(shù)”的激波管,反而成了中國(guó)獨(dú)辟蹊徑的新路。
1969年,JF8激波風(fēng)洞建成,造價(jià)只有8萬(wàn)元,但性能卻遠(yuǎn)超當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)水平。國(guó)外同行根本無(wú)法相信:一臺(tái)風(fēng)洞只花了他們的百分之一,還能測(cè)試洲際導(dǎo)彈的氣動(dòng)參數(shù)。
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東風(fēng)-5導(dǎo)彈、返回式衛(wèi)星、潛艇導(dǎo)彈天線(xiàn)的熱流問(wèn)題,全靠JF8解決。這臺(tái)“窮人風(fēng)洞”,讓中國(guó)第一次有了靠得住的氣動(dòng)數(shù)據(jù)。到了1988年,俞鴻儒又提出一個(gè)更瘋狂的想法:既然之前都在想辦法“避開(kāi)爆轟”,那為何不反過(guò)來(lái),直接用爆轟當(dāng)作風(fēng)洞的動(dòng)力源?
他帶著這個(gè)想法,專(zhuān)程跑到德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)驗(yàn)證。結(jié)果證實(shí)可行,回國(guó)后立馬投入研究。那段時(shí)間,國(guó)家自然科學(xué)基金只批了2萬(wàn)元,他就靠這點(diǎn)錢(qián)一點(diǎn)點(diǎn)往下啃。“沒(méi)錢(qián)干出大事,才是本事”,這句話(huà)他一直掛在嘴邊。
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到了1998年,俞鴻儒70歲,世界上第一座爆轟驅(qū)動(dòng)的高焓激波風(fēng)洞JF10建成。這項(xiàng)技術(shù),一舉打破了西方幾十年來(lái)的技術(shù)壟斷。2001年,他又首創(chuàng)“雙爆轟驅(qū)動(dòng)技術(shù)”,每一次爆炸都像“點(diǎn)燃了一條技術(shù)通道”。這為后來(lái)JF12的問(wèn)世打下了基礎(chǔ)。
2012年5月14日,265米長(zhǎng)的超級(jí)風(fēng)洞JF12通過(guò)驗(yàn)收。國(guó)外專(zhuān)家看到參數(shù)直接傻眼,反向爆轟驅(qū)動(dòng)、9馬赫風(fēng)速、3000℃高溫、100毫秒試驗(yàn)時(shí)間,這些指標(biāo)讓美國(guó)、日本的風(fēng)洞瞬間落后十年。
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而JF12的造價(jià)只有4600萬(wàn)元人民幣,國(guó)外同類(lèi)設(shè)備,輕松上億美金。國(guó)際激波物理專(zhuān)家高山和喜,還專(zhuān)門(mén)寫(xiě)信稱(chēng):“全世界,就你們有這設(shè)備。”
2023年7月,中國(guó)再次宣布震撼消息:JF22風(fēng)洞正式亮相。它能吹出35馬赫的氣流,速度是子彈幾十倍,風(fēng)洞內(nèi)壁能承受18000℃的高溫,相當(dāng)于可融化鎢金屬的熱量。運(yùn)行功率達(dá)到15000兆瓦,三峽大壩全功率的三分之二。
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很多國(guó)家都想租用,美國(guó)甚至主動(dòng)提出共享核心數(shù)據(jù),還帶來(lái)了50億美元的租金方案,只求能用幾天。結(jié)果被中方婉拒。歐洲代表團(tuán)一聽(tīng)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)場(chǎng)愣住,連預(yù)算都報(bào)不出來(lái)。他們沒(méi)想到,這座風(fēng)洞早就不是“誰(shuí)出錢(qián)誰(shuí)能用”的買(mǎi)賣(mài)——它是國(guó)家的核心戰(zhàn)略資源。
如今,中國(guó)已經(jīng)形成了三大風(fēng)洞群。四川綿陽(yáng)規(guī)模最大,沈陽(yáng)哈爾濱側(cè)重中低速,北京中科院力學(xué)所則是高超音速的核心地帶。JF12、JF22都在北京,這三大群覆蓋了從亞音速到35馬赫的全場(chǎng)景測(cè)試,全球唯一。
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更重要的是,北京風(fēng)洞還能模擬氣體解離、電離狀態(tài),這是目前世界上獨(dú)一份的能力。這意味著,飛行器在極端高溫下的真實(shí)狀態(tài),可以提前在地面“彩排”。
當(dāng)年被笑“異想天開(kāi)”的激波管,如今已經(jīng)變成了制定國(guó)際規(guī)則的標(biāo)桿。殲20的隱身結(jié)構(gòu)、神舟返回艙的耐熱設(shè)計(jì)、東風(fēng)導(dǎo)彈的氣動(dòng)布局,全都在這些風(fēng)洞里反復(fù)測(cè)試過(guò)上千次。
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美國(guó)現(xiàn)在面臨風(fēng)洞困境,高超音速導(dǎo)彈項(xiàng)目拖到2028年仍未完成,六代機(jī)還停留在PPT階段。而中國(guó),已經(jīng)把幾代技術(shù)帶入實(shí)戰(zhàn)部署。回頭看,中國(guó)風(fēng)洞的發(fā)展,從來(lái)不是靠“燒錢(qián)”燒出來(lái)的。是靠一代代科學(xué)家的命、膽子和腦子一點(diǎn)點(diǎn)炸出來(lái)的。
1968年,郭永懷在空難中殉職,懷里還緊緊抱著風(fēng)洞數(shù)據(jù)。俞鴻儒始終記得導(dǎo)師的囑托,哪怕84歲申報(bào)獎(jiǎng)項(xiàng),也堅(jiān)持把名字排在最后,只為讓年輕人有機(jī)會(huì)“站在前排”。
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2023年,他被評(píng)為“感動(dòng)中國(guó)人物”,輕描淡寫(xiě)地說(shuō):“我只是鋪了條路。”直到今天,97歲的他還會(huì)去懷柔的實(shí)驗(yàn)基地,看著167米長(zhǎng)的銀色管道,眼神總有火。從1958年第一臺(tái)激波管,到2023年的JF22超高速風(fēng)洞;從8萬(wàn)元的“省錢(qián)奇跡”,到50億也換不來(lái)的“國(guó)之重器”,這一切都不是運(yùn)氣。
這是一條被爆炸炸出來(lái)的技術(shù)之路,是中國(guó)人一錘一釘砸出來(lái)的底氣,也是讓世界望塵莫及的真正實(shí)力。這就是中國(guó)風(fēng)洞的故事,一場(chǎng)從廢墟中爬出來(lái)的崛起之路。核心技術(shù),永遠(yuǎn)買(mǎi)不來(lái),租不到,只有靠自己炸出來(lái)。
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