高超聲速激波風(fēng)洞理論和方法：鋪就跨越大氣層星空之路的重要基石
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激波反射型正向爆轟驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖及其驅(qū)動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)曲線（Credit：《中國(guó)科學(xué)》雜志社）
（神秘的高超地球uux.cn報(bào)道）據(jù)EurekAlert!：浩瀚宇宙將是人類一個(gè)更廣闊的活動(dòng)空間，跨越地球大氣層的聲速石高超聲速空天飛行技術(shù)將是新世紀(jì)宇航領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)。雖然經(jīng)過(guò)60年的激波大連約美女上門(mén)提供高端外圍女真實(shí)安排vx《356+2895》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)不懈努力，高效、風(fēng)洞法鋪快捷、理論路低成本的和方空天飛行技術(shù)依然還在探索階段。出現(xiàn)這種困境的跨越空主要原因之一是缺乏能夠模擬高溫?zé)峄瘜W(xué)反應(yīng)流動(dòng)的風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)，導(dǎo)致高超聲速關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證過(guò)度依賴昂貴、大氣耗時(shí)、層星低效的重基飛行試驗(yàn)。
高超聲速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)M存在四個(gè)難點(diǎn)：（1）化學(xué)反應(yīng)機(jī)制模擬不能使用替代實(shí)驗(yàn)氣體；（2）化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程復(fù)現(xiàn)必須模擬氣流溫度以確保反應(yīng)過(guò)程的高超大連約美女上門(mén)提供高端外圍女真實(shí)安排vx《356+2895》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)正常觸發(fā)；（3）不可縮尺的熱化學(xué)反應(yīng)過(guò)程要求產(chǎn)生足夠大的試驗(yàn)流場(chǎng)滿足大模型實(shí)驗(yàn)需求。（4）需要適當(dāng)長(zhǎng)的聲速石實(shí)驗(yàn)時(shí)間確保流場(chǎng)穩(wěn)定以解決超聲速燃燒和氣動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。同時(shí)滿足上述四個(gè)需求的激波高超聲速風(fēng)洞理論與技術(shù)一直是世界難題。最近，風(fēng)洞法鋪來(lái)自中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所高溫氣體動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的理論路激波研究團(tuán)隊(duì)（姜宗林研究員、李進(jìn)平高級(jí)工程師、胡宗民副研究員，劉云峰高級(jí)工程師、俞鴻儒院士）取得了突破性進(jìn)展，在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》(National Science Review, NSR) 發(fā)表研究論文“On Theory and Methods for Advanced Detonation-driven Hypervelocity Shock Tunnels”。他們提出了先進(jìn)爆轟驅(qū)動(dòng)超高速風(fēng)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(fēng)洞奠定了基礎(chǔ)。
激波研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)先進(jìn)空天飛行研發(fā)對(duì)高超聲速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究的四大需求，分析了國(guó)際主流高焓激波風(fēng)洞技術(shù)的局限性，建立了系統(tǒng)的爆轟驅(qū)動(dòng)高超聲速風(fēng)洞理論。進(jìn)一步提出激波反射型正向爆轟驅(qū)動(dòng)方法（Concept of Forward Detonation Cavity Driver），借助爆轟波反射產(chǎn)生的上行激波，實(shí)現(xiàn)了爆轟波形的剪裁和重構(gòu)，解決了稀疏波導(dǎo)致入射激波嚴(yán)重衰減的學(xué)科難題，驅(qū)動(dòng)能力比反向爆轟驅(qū)動(dòng)模式提高了5倍。正向爆轟驅(qū)動(dòng)器成功應(yīng)用于JF-10 爆轟驅(qū)動(dòng)高焓激波風(fēng)洞，獲得總溫高達(dá)7000K的實(shí)驗(yàn)氣流，其結(jié)構(gòu)示意圖和驅(qū)動(dòng)性能曲線如圖所示。激波研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)展了正向爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞界面匹配條件，通過(guò)可燃混合氣組分的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)氣體與爆轟產(chǎn)物的聲阻抗匹配，解決了入射激波通過(guò)氣體界面時(shí)的多次反射問(wèn)題。界面匹配條件成功應(yīng)用于JF-12復(fù)現(xiàn)風(fēng)洞，獲得的試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)100ms，比同類風(fēng)洞提高數(shù)十倍。
激波研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立的高超聲速風(fēng)洞理論與技術(shù)獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金委“國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目”的資助，正在研制一座超大型正向爆轟驅(qū)動(dòng)超高速激波風(fēng)洞，能夠覆蓋馬赫數(shù)10-25、高度35-90km的飛行包線，將為空天飛行技術(shù)驗(yàn)證提供實(shí)驗(yàn)手段，成為鋪就跨越大氣層星空之路的重要基石。
文章信息： On Theory and Methods for Advanced Detonation-driven Hypervelocity Shock Tunnels Zonglin Jiang, Jinping Li, Zongmin Hu, Yunfeng Liu, Hongru Yu https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa050