• 把“天空”搬到地面,他为中国风洞“炸”出一条新路

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    • 发布时间:2024-04-28
  • “我觉得国家那么穷,你用很多钱行吗?这类工作要能干,就得有省钱的本领。”96岁的俞鸿儒说。

    作为我国“爆轰驱动高焓激波风洞技术”的理论奠基人,俞鸿儒潜心于此50余载,为我国风洞研究“炸”出了一条新路。如今,当半个世纪前的皆艰苦卓绝被逐帧展开,当人们感动于他“做别人不敢做的,做别人做不成的”,他却说:“我只是帮了一点小忙。”


    把“天空”搬到地面

    一代风洞,一代飞行器。

    风洞是空天飞行器研究的最可靠的实验手段。高超声速风洞通过人工方式产生并控制高速气流,模拟飞行器周围气体的流动情况,获得飞行器的气体动力学特性,相当于在地面上人为建造一个“飞行天空”。“神舟”系列飞船、“东风”系列导弹等我们耳熟能详的国之重器,它们的模型都曾在风洞中经受考验。


    JF12复现高超声速飞行条件激波风洞

    2023年上半年,我国JF-22超高速风洞正式通过验收。作为新一代飞行器的摇篮,J-22超高速风洞可以复现40公里至90公里高空、,相当于约30倍声速的飞行条件。

    而同样在北京怀柔钱学森实验基地空天实验中心,还存在一位“前辈”——“复现高超声速飞行条件激波风洞”,JF-12复现风洞。JF-12可复现25至40公里高空、5到9倍声速的高超声速飞行条件。可以说,JF-22超高速风洞的研制离不开JF-12复现风洞积累的经验。而这两座风洞的出现,也使我国成为高超声速领域唯一具备覆盖全部“飞行走廊”实验能力的国家。

    J-12复现风洞的成功,运用的就是俞鸿儒的爆轰驱动理论及技术。而在这条路上,他自认是郭永怀布下的一颗“闲子”,却在潜心埋首间,成为我国风洞事业的一颗“奇子”。

    少花钱办大事

    1956年,中国科学院力学研究所成立后,钱学森亲自给尚在美国的郭永怀写了一封信:“力学所成立了,你赶快回来吧,很多重要的事需要你来做。”

    而在郭永怀回国之前,钱学森、钱伟长已经代他招到了5名流体力学和物理力学研究生。俞鸿儒就是其中之一。“郭先生给我指定了方向——发展激波管技术,研制激波风洞。”

    1958年年初,中国科学院力学研究所成立激波管组,俞鸿儒被郭永怀指定为组长。那时,他还是个刚入所还不到10个月的研究生。甫担重任,俞鸿儒压力很大。简单来说,国际上风洞建造费用高昂,工艺要求高,需要大量资金投入。但摆在俞鸿儒面前的一个最大问题就是:没钱!


    20世纪60年代,俞鸿儒实验留影。

    “经费极少,也不可能有国外同行使用过的先进仪器和技术装备。”若干年后,俞鸿儒回忆道。这意味着模仿的路是走不通的,怎么办?“科学研究最关键的是人,是创新,而不是钱。有创新,再穷也能用自己的办法做出世界上独一无二的工作。没有创新,再多钱,仿制国外再多的先进技术也是赝品,做不出真正有价值的科学成果。”

    为了省钱,俞鸿儒选择了基于氢氧燃烧驱动激波管方法进行改进。这种方法事故率颇高,性能也不稳定,并不被国际认可。但在当时,俞鸿儒也没有更好的选择。而郭永怀只提了一个要求:防止人身伤亡事故。

    “后来我们出了好多次事故,一次最严重的事,把实验室的房子都炸了。把房子炸了,也没有关系,炸完马上就给你修。”俞鸿儒说。

    就这样,在一声声爆炸中,“爆轰驱动”逐渐成型了。

    1958年,俞鸿儒成功研制出了我国第一代激波管。20世纪60年代,他们成功研制出JF4直通型激波风洞、JF4A反射型激波风洞和JF8激波风洞;90年代,他们建成的氢氧爆轰驱动高焓激波风洞(JF10),成为国际首座成功运行的爆轰驱动激波风洞,为我国高超声速风洞的研究奠定了坚实的基础。

    20世纪70年代,国际风洞研究中的喷管一般都使用不锈钢。“一个喷管要几十万、上百万元”,俞鸿儒深觉“用不起”,几经钻研,采用铸铁进行了改良,几万块钱就撑住了。在这之前,他安装JF8激波风洞时,也是想方设法利用废弃设备,寻找便宜靠谱的工厂,仅花费8万元加工费就完成了任务。而在这之后,JF-12不仅在指标上具有可比优势,其试验成本也远低于国际同类风洞。

    几十年过来,“少花钱办大事”在俞鸿儒这里已经成了天经地义的事。在他看来,“现在国家有钱也得省着”,毕竟“国家那么大,什么事都要办”。


    俞鸿儒在工作中

    闲不下来的铺路石

    “国家的科学事业需要我们来做铺路石。”这是郭永怀对俞鸿儒的教导,他始终记在心上。

    进入古稀之年后,俞鸿儒给自己提出了两条约束:不要和年富力强者争做适合他们干,以及他们特别愿意干的项目;尽量少占资源并选择风险较大的项目。

    21世纪初,全世界都对研制高超声速超燃冲压发动机热情极高。基于国家重大科技研发的需求,俞鸿儒积极关注起“高超”问题研究,并在2006年向中国科学院正式提出了建造复现高超飞行条件的脉冲风洞的建议。两年后,长试验时间爆轰驱动激波风洞(JF-12)项目正式启动,俞鸿儒再次投入“战斗”,用他的技术思想照亮了这段征途。但到2016年,JF-12激波风洞荣获国家技术发明奖二等奖时,他主动把自己的名字排在最后,让更多年轻人走向台前。

    “我们这代人搞风洞建设,搭了一个戏台,今后戏唱得好不好就要看年轻人了。”俞鸿儒说。但即便是现在,但凡后辈有问题请教到他面前,他都会积极给予建议。他是一块闲不下来的铺路石。

    (来源:科普中国)

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