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我科学家获2016年度美航空航天学会地面试验奖

美国航空航天学会近日公布,中国科学院力学研究所研究员姜宗林因创立高超声速复现风洞技术,荣获2016年度美国航空航天学会地面试验奖,成为该奖项设立四十多年来首位获奖的亚洲学者。

  据《中科院之声》杂志5月24日报道,中国科学院力学研究所研究员姜宗林以创立高超声速复现风洞技术,研制成功JF12复现风洞,荣获2016年度美国航空航天学会地面试验奖(AIAA
Ground testing Award for
2016),成为该奖项设立四十多年来首位获奖的亚洲学者。

摘要:
中国研制成功的国际首座超大型高超声速激波风洞处于国际领先水平。专家说,高超声速科技是航空航天领域的高新技术,关系到国家安全和国际战略格局,是世界各大国竞相研究的热点,而风洞是研发高超声速飞行器的摇篮。
…据中国科技部消息,“据我所知,这个设备是世界唯一的,不仅在于它生成的流场区域大、气流速度高、试验时间长,更重要的是应用了最独特的爆轰驱动技术,克服了自由活塞驱动技术的弱点,是在俞先生的指导下由你们研究所发展起来的。你们将为获得的可靠的高超声速试验数据感到骄傲。”这是国际著名激波管技术专家、国际激波研究院创始人高山和喜教授对JF12复现高超声速飞行条件激波风洞的赞誉。“JF12激波风洞从概念、设计、加工、安装、调试、性能试验到现场测试,历时4年。项目组几多坎坷,几多艰辛,终于不辱使命,完成任务!”这是中科院力学所高温气体动力学国家重点实验室主任、国家重大科研装备研制项目组负责人姜宗林近日在JF12风洞验收通过后的感慨。高山和喜提到的“俞先生”,是“两弹一星”元勋郭永怀的学生、中科院院士俞鸿儒,激波风洞爆轰驱动技术的创始人。JF12风洞项目于2008年1月启动,是财政部和中科院共同支持的8个重大科研装备研制项目之一。此举被认为是落实《国家中长期科学技术发展规划纲要(2006─2020年)》的重要措施,其使命是通过自主创新模式,探索发展重大先进科研装备的途径,以切实改变我国科研仪器大部分依赖进口和仿制的局面。5月14日,中科院组织权威专家对JF12风洞进行验收。专家委员会一致认为,该项目面向国家重大科技项目和学科基础研究需求,利用中科院力学所独创的反向爆轰驱动方法及一系列激波风洞创新技术,研制成功了国际首座可复现25─40公里高空、马赫数5─9飞行条件、喷管出口直径2.5米/1.5米、试验气体为洁净空气、试验时间超过
100毫秒的超大型高超声速激波风洞,整体性能处于国际领先水平。该风洞具有高超声速飞行器试验的地面复现能力,为中国重大工程项目的关键技术突破和高温气体动力学基础研究提供了不可替代的试验手段。这些专业术语和数据意味着什么?姜宗林告诉记者,民用飞机的飞行速度一般为Ma0.8(即马赫数0.8)以下的亚声速(一个马赫数是一倍声速)。高超声速指飞行器达到Ma5以上的飞行速度,Ma7则意味着从北京到纽约的时间将由现在的14小时缩短到2小时。姜宗林说,高超声速科技是航空航天领域的高新技术,关系到国家安全和国际战略格局,是世界各个航空航天大国竞相研究的热点,而高超声速飞行器的研发离不开风洞这个摇篮。在北京市怀柔区一栋长条形的灰色建筑内,记者得以一睹被国际同行称作“Hyper-Dragon”(超级巨龙)的JF12风洞的威颜
──她的主体是一根架起来半人多高、金属质地的长管子,265米的身长居世界激波风洞长度之首。姜宗林说,做出这个相貌平平的管子并不容易,项目组首创了超高压、大口径合金钢管设计技术和超高压爆轰段夹膜机设计技术,并与北方重工合作突破了高强度合金钢管大口径深孔加工技术。JF12激波风洞的研制推动了中国重大科研装备的设计与加工技术的发展。近日,中国空气动力学学会前理事长、著名空气动力学家张涵信院士参观JF12激波风洞,并在留言簿上写下感言:“创新理论,成功实践,中国制造,世界领先”。JF12风洞的研制依据我国独创的爆轰驱动方法,并进一步发展了一系列的自主创新技术,开启了我国大型气动实验装备建设由仿制到创新研制的新纪元。

美国航空航天学会地面试验奖设立于1975年,旨在表彰国际航空航天领域在地面试验等方面取得杰出技术成就的科学家,是一个国际性航空航天大奖。姜宗林此次以创立高超声速复现风洞技术,研制成功JF12复现风洞而获该奖,表明中国在航空航天地面实验技术领域产生了世界领先的创新成果。姜宗林和中科院院士俞鸿儒带领的团队一直潜心致力于高焓风洞实验技术的探索研究,提出了系统的爆轰驱动方法与长实验时间激波风洞理论,建立了高超声速复现风洞技术体系,成为空气动力技术创新发展的典范。

图片 1JF12高超声速复现风洞

先进风洞一直是飞行器研制的主要手段,地面风洞实验技术代表着航空航天领域战略发展实力,一代风洞技术决定一代飞行器的研发水平,美国航空航天学会特别设立地面试验奖正体现了对该领域基础研究的高度重视。JF12被国际上称为“高超巨龙”(Hyper
Dragon),是世界最大的激波风洞,也是国际首座可复现飞行条件的高超声速风洞,成就了我国独立自主研究先进空气动力学试验装备的先例。复现风洞理论和技术解决了困扰高超声速地面试验六十年的世界难题,实现了风洞试验状态从流动“模拟”到“复现”的跨越,引领了国际先进风洞实验技术的发展。

  风洞(wind
tunnel)即风洞实验室,是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。先进风洞一直是飞行器研制的主要手段,地面风洞实验技术代表着航空航天领域战略发展实力,一代风洞技术决定一代飞行器的研发水平。