JF-22當然有用,但是否重要到沒它就做不出高超聲速飛行器?有疑問_風聞
guan_16829877161807-06-10 10:47
【本文來自《JF-22高超風洞厲害在哪裏》評論區,標題為小編添加】
每個專業自然會強調自己專業的重要性。
這個風洞有用沒用?自然是有用的。是否重要到沒它就做不出高超聲速飛行器?有疑問。
實驗艙直徑4m,為消除艙壁反射對實驗結果的影響,實驗模型的最大直徑只能到1米或1米多點。也就是説,超過1米直徑的飛行器,就不能拿原始尺寸模型進去吹風,只能用縮比模型。而這一縮比,就與實際飛行的流場不一樣了。
縮比模型能還原實際飛行環境的前提,是兩者的微分方程在無量綱化後能變成同一個方程。
在不考慮空氣粘性、氣體分子電離的情況下,模型與原始飛行器幾何相似、無量綱化後的雷諾數相等,兩者的微分方程是同一個方程,縮比模型吹風就能解決問題。
而在考慮空氣粘性、或者考慮氣體分子電離的情況下,縮比模型的無量綱化方程不可能做到與實際飛行的無量綱化方程相同。因此,縮比吹風的結果,不能反映實際飛行的狀態。
運動學關係式,動力學關係式,狀態方程,三者合起來,是運動的微分方程。
流體力學中,不考慮粘性的,為Euler方程,考慮粘性的,是Navier-Stokes方程。
計算機求解流體力學方程,曾經是專門的研究領域,叫“計算流體力學”,現在方法已經成熟,不知大學是否還有這個專業。網上搜索,有40年前出版的英文書籍,介紹的求解流體力學的計算方法。有流行的商業軟件,有政府研究機構各自自己做的軟件。
計算機解流體微分方程,對於高超聲速的情況,需要增加的參數是,氮、氧、二氧化碳等氣體分子各自的離子化的温度區間、電離所需的能量。氣體被壓縮、通過激波後,流速降低到亞聲速,温度升高。氣體的電離,一方面吸熱,降低氣體温度,另一方面,增加氣體摩爾分子數,增大壓力。
另一個需要的參數,是離子化氣體隨壓力、温度的不同的粘性變化。
有了這些參數,計算機就可以模擬飛行器的實際飛行。
微分方程不能解釋的部分,是稀薄大氣層的情況。微分方程成立的假設是,空間中有足夠多的氣體分子,可以把氣體當成連續介質。在稀薄大氣的情況,氣體分子太少,不能把氣體分子當初連續介質。
但這個風洞,用炸藥連續爆炸產生超高聲速,是否還產生了稀薄氣體,稀薄到不能再把氣體當成連續介質?
美國高超聲速跟不上趟,是否就是它的高超聲速風洞扯了後腿?可能性不大。美國的衰退,是人口質量的劣化,是全產業鏈的退化。或者,是因為它的操作計算機模擬軟件的人員是印度人,或者是它的飛行器製作人員是海地人,工人一邊抽大麻煙一邊組裝零件,沒按手冊安裝。或者,是飛行器的材料耐熱性不夠,被高温燒燬了。