只比中国落后20年，美国首个10马赫风洞建成，不再迷恋数字风洞了

研发飞行器、航天器离不开风洞和流体力学软件，在中国JF-22激波风洞投入使用之后，美国也彻底坐不住了，最近美国圣母大学向美国海军交付了首个10马赫风洞，成为美国高超音速武器、航天器和飞行器研发的重要里程碑。

过去，美国的风洞技术独步世界，计算机模拟技术也领跑全球。但是，由于近20年，非常迷恋计算机仿真技术，并没有持续改进风洞设施建设，在我国JF22提供的空间直径4米，全尺寸模型，100ms试验时间，30马赫风速的情况下，他们至少落后了20年。

此前，美国拥有多个激波风洞，比如美国卡尔斯本大学巴法罗研究中心（CUBRC）就拥有LENSI、LENSⅡ、LENS X和LENS XX 四座高焓设备，可以全尺寸及高模量试验。

NASA 的 HYPLUS 爆轰驱动双模式激波、高焓膨胀风洞，加州理工大学的T5自由活塞激波风洞，都代表着世界最先进水平。

但是，美国采用的基本都是激波膨胀管风洞，要么模式速度跟不上，要么模拟时间很难满足研发空天飞行器的的需要。美国的计算机产业非常发达，因此就投入巨大资金在计算机模拟上，忽视了激波风洞的继续发展。

而我国在钱学森的坚持下，一直从事于风洞的不断提升，最主要的代表有中国科学院力学研究所的JF-12爆轰驱动激波风洞，以及中国航天空气动力技术研究院的FD-21自由活塞驱动激波风洞，以及中国空气动力研究发展中心的高轻气体驱动激波风洞。

高焓风洞及有四种典型驱动模式，即直接加热型高超声速风洞、加热轻气体驱动激波风洞、自由活塞驱动激波风洞和爆轰驱动激波风洞。可以说，中国驱动风洞的方式是全世界最多的，也是研发最广的。

只要你翻开《力学学报》，其中关于风洞和仿真试验的各种论文就能告诉你持续的热度。我们一方面在建设这样的大科学装置，一方面发展计算机软件模拟技术，可以说是“虚实结合”，两条腿走路。

我国的JF-12风洞大约比西方先进二三十年，到了JF-22风洞具备33倍音速试验能力的时候，外界对比称已经比他们先进20多年。外媒当时报道时也是清一色的赞美。

因为，你用计算机模拟，无法使用风洞验证的话，越做心里越没底。因此，外界也普遍认为，之所以美国多个款项高超音速导弹“难产”，除了材料方面存在问题，最为重要的是风洞技术也跟不上。

其实风洞技术运用十分广泛，咱们大部分汽车在研发时都会经历风洞试验，做风洞试验其实就是一场“预演”，提前发现问题，解决问题。

中国高超声速风洞技术的领军人物姜宗林就曾经表示，没有先进的风洞，再厉害的“数字风洞”其实都是纸上谈兵。我们坚持“两条腿”走路，将JF-12 复现风洞和JF-22 超高速风洞组合起来，就成为了全球高超声速领域唯一具备覆盖全部“飞行走廊”实验能力的国家。

如果再加上计算机模拟和仿真能力，那么真的就足够美国追赶几十年了。

JF-12 复现风洞，能够达成每秒 1.5 至 3 千米的卓越实验条件，而 JF-22 超高速风洞更是实力超群，实验条件覆盖每秒 3 至 10 千米，二者珠联璧合，搭建起了一个可覆盖马赫数 5 至 25、对应飞行高度达 25 至 90 千米的顶尖气动实验平台。那么，它们究竟具备哪些独步世界的先进性呢？

其一，从流场直径维度审视，JF-22 超高速风洞脱颖而出，其流场直径可达 2.5 米，相较之下，国外同类型风洞却仅能达到 1.5 米。

这看似毫厘之差，实则意义非凡，更宽大的流场直径意味着中方有足够的空间放置体积更大的实验飞行器，为开展各类复杂、大型的气动实验提供了得天独厚的基础条件，大大拓宽了科研探索的边界与可能。

其二，聚焦于实验关键指标 —— 马赫数 10 状态下的持续时长，JF-22 超高速风洞能够稳稳维持 40 毫秒之久，反观国外同类风洞，连这一半时长都难以企及，并且在数据检测精度这一关键层面，JF-22 更是技高一筹，拥有远超他国的精准度，宛如一位细致入微的 “科研洞察者”，不放过任何细微的气动数据变化，为飞行器设计等科研工作输送最为可靠、精准的一手信息。

其三，综合性能上，JF-22 超高速风洞尽显王者风范，总温、总压表现卓越，整体性能处于世界之巅，放眼全球当下，尚无其他风洞能够望其项背。

值得一提的是，在实际性能表现上，JF-22 超高速风洞还有着令人惊叹的隐藏实力，它的极限马赫数甚至能飙升至 33 马赫，而且在 100 毫秒时长维持上也毫无压力，这般卓越表现远超外界想象。

反观国际上，美国于 1994 年建成的 HYPULSE 风洞，虽说宣称能达到 5 至 25 马赫，极限状态下号称可达 30 马赫，还有知名的 “国家高能激波风洞”（LENS），速度范围覆盖 7 至 22 马赫，可一旦与中方的 JF-12 和 JF-22 放在一起对比，短板便暴露无遗。

它们不仅试验时长极为短暂，犹如昙花一现般难以捕捉足够的实验数据，而且实验流场局促狭小，根本无法承载具有化学反应流动特征的气动性能试验需求，在科研深度与广度拓展上受到极大制约。

而在中国，JF-12 和 JF-22 凭借独有的 “正向爆轰” 与 “反向爆轰” 创新技术，彻底革新了国际风洞领域长期以来主流运用的机械压缩旧模式，巧妙借助化学模式，成功实现低耗电量运行，极大优化了风洞运行成本与效能。

除此之外，在高温严苛环境下的测量精度把控等诸多技术难点攻克上，中国同样一马当先，让他国难以逾越。这背后是美国等部分国家早年战略性放弃相关深度研发路径所致，如今即便意识到差距想要奋力追赶，也不得不沿着几十年前中方早已深耕开拓的方向艰难重启征程。

毫不夸张地讲，在风洞技术这片高精尖赛道上，中国已凭借深厚技术沉淀与持续创新活力，稳稳领跑世界长达 20 多年，而这一领先优势，恰似强劲引擎，与我国在高超音速飞行器领域实现的一系列颠覆性突破紧密相连、深度融合，源源不断为国防与航空航天等前沿科技事业注入磅礴动力，筑牢坚实根基。

物理学本质上是实验科学，没有风洞，计算机模拟的初始数据从何而来。著名理论物理学家海森堡去世前就说，他要去问问上帝两个问题：相对论和湍流，就是因为计算流体力学（CFD）无法实现普适湍流模型。

现在，美国终于如梦方醒，建造了10倍声速的风洞。这说明，其实有时候，我们走自己的路，才会发现慢慢地就领先别人很多了。