中国科学院力学研究所机构知识库

编者按：中国科学院力学研究所的高温气体动力学国家重点实验室（LHD）在国家重大科研装备研制计划的支持下，于2008年1月正式启动了 “复现高超声速飞行条件激波风洞” 项目。在姜宗林研究员的主持下，LHD的相关研究团队经过数年的努力，在2012年完成了研制任务。目前该风洞命名“JF12高超声速激波风洞”，并已正式运行。本刊将陆续介绍JF12风洞研制的背景与意义，风洞原理与关键技术的突破，以及利用它开展国家重大项目与学科前沿研究的情况。

JF12高超声速激波风洞（3）

                      ——为什么要发展爆轰驱动技术？

激波风洞的爆轰驱动技术是为了在地面模拟产生高超声速流动而发展起来的一项技术。我们知道，早在1946年钱学森先生就首次提出了高超声速（Hypersonics）这个概念。他以此来描述飞行器运动速度远远大于环境声速时周围气体的流动状态。在高超声速飞行中，通过与周围气流产生剧烈的摩擦和强烈的热交换，飞行器的部分动能被周围的空气吸收并转化为其内能，空气的温度大大提升。随着温度的升高，空气介质将发生一系列的微观变化：分子的振动与转动能态激发，分子发生解离、复合及电离。这些介质物性的微观差异会导致流动宏观特性的巨大差异。具体而言，由于这种热化学反应，飞行器周围空气（从头部驻点到下游尾迹）便成为复杂介质，而且介质的性质会随着当地温度的变化而变化。在这种情况下，空气的粘性、导热系数等均和相应的常温值有所不同，从而造成了飞行器的热交换特性、气动力/气动热特性都会出现不同程度的变化。与发展一般的飞机、火箭、导弹一样，研发高超声速飞行器首先遇到的关键问题是：如何建立地面模拟实验装置？ 如何在地面实验装置上真实地再现模拟飞行器周围发生的热化学反应过程？