中国一风洞获国防科技大奖暴露高超声速飞行研究

近日，中国航天科技集团公司十一院直径1米量级电弧风洞项目在国家国防科工局评审的航空、航天、船舶、兵器等1000多个项目中脱颖而出，喜获国防科学技术进步一等奖。

直径1米量级电弧风洞的建成标志着我国突破了大尺寸高温热结构风洞的设计制造技术，具备了开展飞行器热防护结构大尺度部件热结构与热匹配性能的地面试验研究和考核能力。

随着我国航天事业的飞速发展，对新型高超声速飞行器防热材料及其防热结构性能开展试验研究及考核的需求日益增大。2007年前，我国只有该院和西南某气动研究单位分别建有直径0.5米量级的两座电弧风洞，只能开展小尺寸气动热防护试验研究工作，试验能力的不足使我国高超声速飞行器气动热试验出现严重供需失衡的局面。在考虑当时应用需求的基础上，该院充分利用有限的资源和技术条件，经过多年努力，直径1米量级电弧风洞应运而生。

直径1米量级电弧风洞模拟的空域范围在20千米~100千米、速域范围在3~30马赫数，有效满足了国内新型航天飞行器大尺度、长时间气动加热环境模拟试验的需求，结束了国内无法开展大尺度气动加热地面试验的尴尬局面。

2007年底，直径1米量级电弧风洞大型地面风洞试验设备终于建成并投入运行。

“电弧风洞”是用密封材料建成的一个隧道状的卧式大“长桶”，桶的一端用强力“吹风机”吹出各种温度和速度的风，另一端强力排风，中间的试验段放置试验件。电弧风洞与普通风洞相比，又多了一道程序，即用正负电极放电产生的大功率电弧将空气加热至高温高压状态后，再经由喷管加速进入试验段，从而形成高温高速流场，模拟出各种不同的气动加热试验环境。

直径1米量级电弧风洞在设计过程中，需要攻克三大技术难题：一是如何尽量延长风洞运行时间;二是电弧风洞的结构十分复杂，如何确保风洞运行的安全可靠性;三是如何实现大空域、大速域范围的热环境模拟。

为了解决技术难题，风洞设计人员通过优化整体气动轮廓设计和风洞运行方式创新，成功实现风洞的连续长时间运行;大胆采用新型电弧风洞结构，解决了风洞高温部件高效冷却的技术难题，实现风洞安全可靠稳定运行。直径1米电弧风洞配备了四种类型电弧加热器和多种形式喷管，是目前国际上唯一一座配备了4种类型加热器的电弧风洞，满足了我国多个型号对气动热试验研究考核大空域、大速域范围的气动加热环境模拟需求。

建成以来，该风洞不仅承担了多个型号的大量气动热试验考核工作，而且承担了深空探测返回等多个重大科研项目的气动热防护试验研究工作，为我国新一代航天高超声速飞行器的研制作出了重大贡献。