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中国风洞试验航天飞行器大运 “吹”导弹高铁
http://xiansano.cn  2019/7/5 20:51:57  

  洞天起风雷

  ——记中国空气动力研究与发展中心科研创新群体(上)

  ▇本报记者 王通化 邹维荣 通讯员 徐 青 于 杰

  科研人员在高频等离子体风洞试验现场研究课题。余江 摄

  请想象一下这幅画面——

  翱翔浩瀚太空的神舟飞船、搏击万里长空的新型战机、航行辽阔海洋的“辽宁号”航空母舰、奔驰神州大地的高速列车……

  你可知道,画面里这些令人激动的“国之重器”,每一个横空出世,都与同一群人紧密相连!

  他们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”齐备的世界一流空气动力试验研究能力体系,在几乎所有涉及空气动力学的国家重大研究计划和工程中发挥了重要作用。

  他们,就是中国空气动力研究与发展中心科研创新群体。今天,我们来到巴蜀腹地的一座座风洞,感受他们用创新驱动的阵阵风雷。

  ▇洞察世界:镌刻“中国坐标”

  试问,世界上谁能驾驭闪电?

  那一年,中国空气动力研究与发展中心的一群科研人员立志要做驾驭闪电的“艺术家”——他们在一片荒地上发起了向某大功率电弧风洞的冲锋!

  大功率电弧风洞,是导弹、卫星和宇宙飞船等高超声速飞行器研制的核心试验设备。电弧风洞试验被称为“驾驭闪电的艺术”,就是人工制造出一段能够稳定运行的闪电,在高气压条件下将气流瞬间加热,模拟飞行器面临的高温环境。

  如何制造闪电?如何控制闪电?如何快速降温?摆在研究团队面前的3个问号,个个都是世界级难题。风洞总设计师陈德江带领科研人员,先后攻克了电源系统、加热器多个关键技术难题,从开工到建成仅用时22个月,创造了我国风洞建设史上新的纪录。

  电弧风洞首次试验那天,望着喷薄而出的耀眼弧光,副研究员周玮的脸上难掩喜悦和自豪:“看,多美的弧光啊!有了它,意味着飞船能够安全返回、意味着航天飞机能够翱翔太空……”

  那一刻,周玮和他的战友们知道,世界风洞史上,从此又多了一个醒目的“中国坐标”。

  突破世界先进水平,源自瞄准世界一流的眼光。从中国空气动力研究与发展中心成立那天起,一代代科研人员虽然身处巴蜀腹地的偏僻之地,但目光焦点始终锁定在世界技术前沿。

  在该中心被誉为“学术殿堂”的励志厅,一排排外文原版专业书籍静静陈列在书架上。随手抽出一本,扉页上一行字迹清晰可见:“安继光购于1956年”。安继光教授是该中心第一代科研专家。

  在该中心一处试验风洞的进门大厅,一块提示板上标注着该试验团队从7月份到10月份要参加的全国、国际学术交流研讨会议。

  一本本带着时光痕迹的外文书,一个个学术交流会议,从侧面见证着这个群体洞察世界的目光。正是在这一目光引领下,他们在世界风洞领域镌刻出一个又一个“中国坐标”:

  年逾七旬的风洞设计专家刘政崇带领团队从零起步,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,成功建成我国首座多功能结冰风洞。

  大型低速风洞、大型低温风洞、大型连续式跨声速风洞,堪称世界风洞建设工程的巅峰之作,是我国迈向航空航天强国的标志性设备。该中心科研创新群体历经漫长而艰难的9年时间,突破主要关键技术。

  风洞设计专家廖达雄带领科研人员一举突破开口风洞低频脉动压力等难题,建成背景噪声等级达到世界先进水平的大型航空声学风洞。

  立式风洞、燃烧风洞、等离子体风洞、跨声速风洞、超声速风洞……凝望着一座座完全自主设计建设的风洞,该中心负责人充满激情地说:“在相关领域,过去我们是‘跟跑者\\’,现在是‘并行者\\’,未来要做‘领跑者\\’!”

  ▇洞天翱翔:锤炼“中国翅膀”

  三九严寒,西北戈壁,朔风挡不住人们高高扬起的脑袋。

  蓝天之上,轰鸣声中,某飞机模型接连做出失速、尾旋等惊险动作,引来阵阵惊呼。

  惊呼声中,喜讯接二连三从戈壁传来:我国首次带动力失速/尾旋模型飞行试验成功完成!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成功!

  声声喜讯,揭开新的一页:中国空气动力研究与发展中心正式构建了一整套风洞模型自由飞行试验体系,形成了完整的航空航天模型飞行试验能力。

  这一页,意味着著名科学家钱学森当年对我国空气动力试验研究体系做出的综合运用“风洞试验、数值计算、模型飞行试验”战略规划正式落地!

  这一页,是几代气动人孜孜以求的夙愿;这一页,或许只有业内人士才清楚究竟有多重。

  伴随着我国飞行器研制从跟踪仿制向自主创新转变,迫切需要大量的真实飞行环境验证试验。相比试飞员试飞,缩比模型飞行试验可以更安全地测试飞行极限并降低试验成本。但同时,这是一项系统工程,要求专业面广,涉及20多个学科。

  “为了这一天,我们付出太多;但这一天的到来,也让我们觉得所有的付出都值!”青年专家张利辉和他的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、飞行仿真等关键技术难题。

  从此,锤炼“中国翅膀”不再仅仅是风洞里“没有天空的飞翔”;从此,锤炼“中国翅膀”真正实现了 “洞”与“天”的完美结合!

  一次次翱翔,一次次冲锋。“中国翅膀”越练越硬,飞出了一个又一个崭新航程——

  针对大型军用运输机的布局形式,科技专家王勋年带领课题组创造性地发展完善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军用运输机首次飞行圆满成功,气动性能得到了试飞员的高度评价。

  大飞机是世界工业制造的皇冠明珠,堪称中国梦的腾飞之翼。作为C919大型客机全国联合工程队的主要成员单位,该中心科研人员承担了超临界机翼、增升装置等关键部段设计,完成了国内风洞试验任务总量的75%,研究掌握了多种故障状态下的全机气动特性。

  一次次翱翔,一次次突破。“中国翅膀”越练越强,飞出了一个又一个崭新高度——

  从上世纪80年代开始,科研人员就瞄准载人航天工程这座高峰,全方位投入关键技术预研攻关,完成了工程研制等各阶段试验研究任务几百项,风洞试验万余次,解决了长征火箭、神舟飞船返回舱和逃逸塔研制中的一系列关键技术难题。

  近年来,他们又开展天宫一号、长征五号、长征七号、探月工程三期再入返回器等风洞试验研究任务,获取了大量关键数据。

  2016年6月25日,目睹长征七号发射成功画面,该中心党委书记张源明感慨万千:这是中国航天的“新长征”,也是中国空气动力研究的“新长征”!

  ▇洞里乾坤:孵化“中国制造”

  今年6月3日,北京展览馆的一幕场景,让远在千里之外的中国空气动力研究与发展中心科研人员激动不已。

  那天,习主席在国家“十二五”科技创新成就展上,听取了关于我国高铁科技创新成就的汇报。

  高铁,如今已成一张世界瞩目的“中国制造”名片。它的故事,因为有了该中心科研人员的参与,一开篇便精彩连连。

  早在20多年前,该中心就已经开始先后对我国“蓝剑”“中华之星”、250公里动车组和CRH6城际动车组等10余项高速列车开展空气动力学试验,为列车选型提供了关键依据。

  为了让高速列车跑得更快,该中心科研人员先后对高速列车外形进行了大量的数值模拟计算,让“长客400型”高速列车气动减阻1%——仅此一项,便让全国高铁每年节约3亿度电!

  为了让高速列车更安静,他们经过几百次的风洞试验研究,找到了噪音产生的具体位置和机理,为进一步优化列车的外形设计、有效降低噪音提供了有力的技术支撑。

  为了让高速列车更安全,他们研究提供了大量消除列车侧翻、脱轨等重大安全威胁的科学数据,让“中国造”高铁平稳高速地驶向青藏高原,为中国高铁赢来世界口碑和国际订单。

  小小风洞乾坤大。高铁仅仅是该中心科研人员从事工业空气动力学相关研究的一个缩影。乘着这里吹出的强劲有力的“中国风”,越来越多的“中国制造”在这里破壳而出。

  你能想到吗?北京首都机场新航站楼、奥运火炬塔、鸟巢、上海东方明珠电视塔……这些人们耳熟能详的地标性建筑,全都在这里经历“中国风”的洗礼。

  你能想到吗?东风、红旗、霹雳……我军几乎所有型号的国产导弹,都在这里经历“中国风”的洗礼。

  2015年9月3日,胜利日大阅兵。透过新闻直播画面,当看到一个个导弹方队列阵通过天安门时,工程师胡海棠使劲地摇着爱人的手臂,指着电视大喊:快看!快看!

  那一刻,她眼里噙满泪水,想起这个群体的更多往事。

  回望世界科技发展史,空气动力学的每一次重大突破都会带来飞行器等国之重器的升级换代。早在上世纪初,美俄等军事强国就成立了自己的国家级空气动力研究机构,从而确立了他们在航空航天和国防科技领域的重要地位。

  落后就要挨打,唯有奋起直追。“这是一个个填空,更是一场场接力。”胡海棠说,“多少前辈星夜兼程地追赶,才让我们有了向更远前方加速的资本!”

  “中国力”劲吹“中国风”,“中国风”连着“中国梦”。“没有国家整体实力和工业水平的强大,一些风洞就只能停留在图纸上。”穿行在一座座比肩世界的现代化风洞中,该中心主任范召林激动地说:“我们赶上了好时代,唯有把国家之需、民族之需扛在肩上,方能不辜负这个时代!”

  这,也是中国空气动力研究与发展中心科研创新群体的铿锵誓言。

  这誓言,呼应着他们在2030年前要达到的目标:推动行业统一的标模体系建设、建立国家飞行器气动数据天地相关性体系……

  这誓言,呼应着他们前不久开我国气动计算历史之先河的战略行动:向全国同行免费发布共享两款以“风雷”命名的流体力学数值计算软件。

  未来,神州大地上,必将感受到更多从洞天之中激荡出的创新“风雷”。

  让“中国风”更强劲

  ■本报评论员

  从飞机到飞船,从火箭到导弹,从汽车到高铁,从大桥到高楼……无数令世人瞩目的“中国翅膀”“国之重器”“中国制造”的横空出世,见证着巴蜀腹地吹来的强劲“中国风”:中国空气动力研究与发展中心科研创新群体,攻坚克难,填补众多领域的国内空白,自主设计建成世界级风洞群,为我国从大国向强国迈进提供了有力支撑。

  “中国风”的强劲力道从何而来?品读中国空气动力研究与发展中心科研创新群体的故事,不难发现:没有“见之于未萌、识之于未发”的洞察力,“中国风”的风向只会在迷失中裹足不前;没有创新驱动和军民融合的双翼合力,“中国风”的气场和势能便不会如此磅礴雄厚;没有一代接着一代干的传承力和大批高端人才的集聚力,“中国风”便会失去动力之源。

  “盖有非常之功,必待非常之人”。“中国风”的“力”之源在人才。我国一代代科技工作者从一穷二白起步,立强军壮志,铸国防利器,挺起了大国的脊梁。当今世界,新一轮科技革命蓄势待发。习主席明确指出,要在我国发展新的历史起点上,把科技创新摆在更加重要位置,吹响建设世界科技强国的号角。

  未来需要更强劲的“中国风”。新一轮科技创新鼙鼓阵阵,呼唤着更多像中国空气动力研究与发展中心科研创新群体这样的排头兵,瞄准一流,勇闯禁区,勇挑重担,勇攀高峰,勇击潮头,勇创奇迹!


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