中国空气动力研究与发展中心:科研创新 空天铸剑

2016年06月28日08:18  来源:科技日报
 

俗话说,火车不是推的,飞机不是吹的。但参观过中国空气动力研究与发展中心的人却说:飞机确实是“吹”出来的——把飞行器模型放在风洞里,用人工可控气流“吹”,模拟出飞行的“千姿百态”,进而最优化设计飞行器的机动性、操作性、稳定性。

从战机到导弹,从飞船到高铁,从C919大飞机到新概念飞行器……我国几乎所有涉及空气动力学的重大工程,都是在这个世界级的风洞群里经过无数次“吹风”试验而后定型的。

几十年里,这个中心的科研人员自主设计建成世界级风洞群,成功构建起风洞试验、数值计算、模型飞行试验“三大手段”齐备的试验研究能力体系,奋力迈向空气动力科研试验的世界之巅!

建设世界一流风洞群

6月16日,结冰风洞试验大厅。一阵长啸声中,显示屏幕里,均匀的水雾从上千个喷嘴中喷涌而出,温度曲线不断下降,从20℃到0℃,再到零下20℃、零下30℃……机翼上慢慢结出厚厚的冰层。记者穿上大衣,走进“冰窖”一样的试验段,机翼上的冰凌还未消融。这就是中心科研人员为之自豪的“中国冰”。

研制飞行器,到处都是拦路虎。据不完全统计,全世界因结冰导致的飞行事故达上千起。为破解这一难题,欧美航空强国陆续建设了结冰风洞。因为没有自己的结冰风洞,我国飞行器研制工作被迫进行调整,甚至不得不冒险在自然结冰气象条件下试飞……

建设我国首座结冰风洞,中国气动人责无旁贷!

年逾七旬的风洞设计专家、“科技创新模范”刘政崇带领设计团队一切从零起步,历经1000多个日日夜夜,攻克了制冷系统、喷雾系统和高度模拟系统等多个关键技术难题,扫清了结冰风洞建设的技术障碍。2013年10月,我国首座多功能结冰风洞首次验证性试验取得圆满成功!

“采用真机试飞,很有可能机毁人亡,因此必须进行大量风洞试验。奇迹,是科技人员拼命干出来的。”中心主任范召林告诉记者。

如今,结冰风洞、声学风洞、电弧风洞……这些标志着一个国家空气动力研究整体实力的高端风洞被一一攻克,多项关键指标达到世界先进水平,中国气动人奋力走向空气动力学的世界舞台中央!

实现气动研究三大手段融合

2016年5月,中心新建成的每秒千万亿次计算机系统正式投入运行,极大提升了我国计算空气动力学能力。

陈作斌研究员介绍,相比风洞试验,数值计算对于降低飞行器研制成本、缩短研制周期、优化飞行器设计具有重要作用。时至今日,他们自主研制开发的“风雷”计算软件,一举打破了国外多年来的行业垄断。

综合运用风洞试验、数值计算、模型飞行试验,是钱学森对我国空气动力试验研究体系作出的战略规划,也是中国气动人孜孜以求的夙愿。

采访中,记者看到这样一段录像:长长跑道上,等待起飞的不是真实飞机,而是某型飞机缩比模型。一声令下,飞机模型快速起飞,失速与尾旋改出……一系列高难度动作行云流水,为该型飞机的研制设计提供了大量珍贵数据。

相比飞行员试飞,模型飞行试验可以测试飞行极限降低试验成本。在中心的支持下,青年专家张利辉带领团队,自主设计建设了模型飞行试验基础平台,成功破解了总体设计、飞行控制、飞行仿真等关键难题。2013年5月,某飞机模型首次飞行试验取得圆满成功。

2015年12月,我国首次以空气动力学基础问题研究为目的的航天模型飞行试验圆满成功,标志着中心正式构建了一整套模型飞行试验体系,形成了完整的航空航天模型飞行试验能力。

科研试验瞄准未来战场

走上试验场就是上战场,解决重大问题就是能打仗,完成科研试验任务就是打胜仗。采访中,中国气动人如是说。

自主研制大型运输机,是我国航空工业的国家工程,为气动人大显身手提供了舞台。针对大型运输机的布局形式,科技专家王勋年带领课题组创造性地发展了一整套风洞试验方法,完成了90%以上的气动试验,解决了大量关键气动问题。

2013年1月,我国自主研制的大型运输机首次飞行圆满成功,得到了试飞员的高度评价。

一次次冲锋,一次次突破!艰苦的某型飞机试验,从低速到超声速,历时20年,完成3万余次气动试验;某型导弹试验,始终伴随高温、高压、大电流、强辐射、有毒有害气体的侵袭……气动人坚持把风洞试验场对接一线战场,用国家中心的使命担当不断提升军队战斗力。

“十二五”以来,该中心风洞运行20万余次,试验成果直接服务于装备型号,成功解决了某型飞机、大型运输机、“辽宁号”航母等重点型号研制中的大量关键气动难题。(张强)

(责编:魏艳、马丽)

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