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BGR報(bào)道:有一個(gè)數(shù)字,讓不少美國(guó)國(guó)防分析人士沉默:30。
這是中國(guó)JF-22高超音速風(fēng)洞能夠模擬的最高速度,以馬赫數(shù)計(jì)。而目前公開信息顯示,美國(guó)最先進(jìn)的同類設(shè)施LENS II,上限大約是馬赫7。兩者之間,不只是數(shù)字上的差距,更是整個(gè)高超音速武器研發(fā)和測(cè)試體系能力的結(jié)構(gòu)性落差。
JF-22風(fēng)洞位于北京懷柔科學(xué)城,由中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所主導(dǎo)建設(shè),2018年動(dòng)工,2023年5月通過最終評(píng)估并正式投入使用。這座設(shè)施長(zhǎng)達(dá)167米,直徑4米,設(shè)計(jì)初衷是模擬航天器重返大氣層時(shí)所經(jīng)歷的極端飛行環(huán)境,同時(shí)也為高超音速導(dǎo)彈和飛行器的研發(fā)提供測(cè)試平臺(tái)。
它不是世界上第一個(gè)能達(dá)到馬赫20以上的風(fēng)洞,但據(jù)研究人員評(píng)估,它是目前唯一一個(gè)能夠穩(wěn)定模擬馬赫30飛行條件的設(shè)施。更值得關(guān)注的是它的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng):平均每次有效測(cè)試窗口約為130毫秒,而LENS II的對(duì)應(yīng)數(shù)字據(jù)報(bào)道僅為30毫秒。這意味著中國(guó)工程師在每次測(cè)試中能獲得超過4倍的有效數(shù)據(jù)采集時(shí)間。
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JF-22最與眾不同的地方,在于它的驅(qū)動(dòng)方式。
多數(shù)傳統(tǒng)高速風(fēng)洞依靠機(jī)械壓縮機(jī)產(chǎn)生氣流,而JF-22采用化學(xué)爆炸作為能量來(lái)源,通過受控爆轟在極短時(shí)間內(nèi)釋放巨量能量,驅(qū)動(dòng)氣流達(dá)到極高速度,據(jù)報(bào)道峰值電功率可達(dá)15吉瓦,大約相當(dāng)于三峽大壩裝機(jī)容量的70%左右。這種方式在單位時(shí)間內(nèi)能釋放的能量密度,是普通機(jī)械壓縮路線難以企及的,從而實(shí)現(xiàn)了讓其他風(fēng)洞望塵莫及的測(cè)試速度上限。
不過,這一設(shè)計(jì)也有其技術(shù)爭(zhēng)議。化學(xué)爆炸會(huì)改變測(cè)試氣流的化學(xué)成分,與真實(shí)飛行環(huán)境中的大氣組成存在一定差異,部分西方研究人員認(rèn)為這會(huì)影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際飛行條件的對(duì)應(yīng)精度。但從中國(guó)公開的研究成果來(lái)看,JF-22自投入使用以來(lái)已經(jīng)被用于多種高超音速飛行器構(gòu)型和太空飛機(jī)子母艦設(shè)計(jì)的風(fēng)洞測(cè)試,其輸出數(shù)據(jù)顯然已在工程實(shí)踐中得到了充分運(yùn)用。
作為對(duì)比,JF-22的前一代設(shè)施JF-12風(fēng)洞,能夠模擬馬赫5到馬赫9的飛行環(huán)境,同樣運(yùn)行于懷柔同一園區(qū)。這意味著中國(guó)目前擁有從高超音速低端到極高超音速全頻段的完整地面測(cè)試能力矩陣,而這一點(diǎn),正是美國(guó)當(dāng)前最為欠缺的。
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美國(guó)并非沒有意識(shí)到這一問題,只是認(rèn)識(shí)到的時(shí)間太晚,投入追趕的節(jié)奏也并不順暢。
美國(guó)國(guó)防部在高超音速研發(fā)領(lǐng)域的預(yù)算,從2020財(cái)年的約26億美元大幅增長(zhǎng)至2025財(cái)年的約69億美元,增幅接近170%。洛克希德·馬丁在2025年12月于亨茨維爾開設(shè)了新的高超音速系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室,GE航空航天也在同年啟動(dòng)了高超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的地面測(cè)試計(jì)劃,五角大樓為相關(guān)項(xiàng)目撥付了超過6800萬(wàn)美元的專項(xiàng)資金。
但企業(yè)層面的追趕,彌補(bǔ)不了國(guó)家級(jí)測(cè)試基礎(chǔ)設(shè)施的歷史欠賬。根據(jù)美國(guó)國(guó)會(huì)研究服務(wù)處的報(bào)告,美國(guó)現(xiàn)有的48個(gè)高超音速測(cè)試相關(guān)設(shè)施中,多數(shù)只能模擬中低速飛行環(huán)境,能夠觸及馬赫8以上條件的極為有限,而NASA的部分風(fēng)洞雖然理論上可達(dá)馬赫22的極限條件,但尺寸過小,無(wú)法滿足實(shí)際武器系統(tǒng)的測(cè)試需求。更深層的問題是,美國(guó)國(guó)防部的多個(gè)部門幾年前還在認(rèn)真討論減少物理測(cè)試投入、轉(zhuǎn)而依賴數(shù)字仿真的可行性。這一方向上的猶豫,在中國(guó)持續(xù)二十年大規(guī)模建設(shè)測(cè)試基礎(chǔ)設(shè)施的背景下,代價(jià)變得越來(lái)越清晰。
美國(guó)陸軍首款陸基高超音速導(dǎo)彈"暗鷹"(LRHW)已三度推遲原定部署節(jié)點(diǎn),原定2025年底前形成初始戰(zhàn)力的目標(biāo)再度落空,測(cè)試基礎(chǔ)設(shè)施的不足被分析人士列為重要原因之一。
測(cè)試能力決定迭代速度,迭代速度決定武器成熟周期。這條邏輯鏈,在JF-22和LENS II的數(shù)字對(duì)比中,表達(dá)得相當(dāng)直白。馬赫30對(duì)馬赫7,不是一個(gè)可以靠追加預(yù)算短期彌合的工程差距,而是二十年戰(zhàn)略選擇積累下來(lái)的結(jié)構(gòu)性鴻溝。
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