海外談中國:JF-22超高速風洞測試空天飛機項目 模擬30馬赫環(huán)境
近日,中國官方媒體發(fā)布了一段視頻,顯示了其所謂世界最強風洞正在進行的空射航天飛機(空天飛機)與載機縮比分離測試。

中國中央電視臺播出的這段視頻還包括高速斜爆轟發(fā)動機(也稱“超燃沖壓發(fā)動機”)的鏡頭,用于為風洞提供動力,據(jù)報道該發(fā)動機可以模擬高達30馬赫的速度條件。
本文為美國“The Drive”網(wǎng)站“戰(zhàn)爭地帶(War Zone)”專欄文章,作者Joseph Trevithick,本人翻譯并編輯給大家分享。由于本文作者為美國人,對中國實際情況的了解主要來源于網(wǎng)絡(luò),因此會出現(xiàn)很多錯誤,請結(jié)合自身理解來看待相關(guān)問題。本人翻譯此文章只為了轉(zhuǎn)述美國相關(guān)人員表達的一些看法,并非證實或支持其觀點,希望大家能夠理解。

位于北京的中國科學院力學研究所上個月宣布,新型JF-22超高速風洞已通過驗收,準備投入使用。據(jù)報道,JF-22風洞總體長度為167米,測試段直徑4米,該風洞的研制工作于2018年開始。

在官方視頻中可以看到,縮比模型的設(shè)計大體上與中國航空航天公司、學術(shù)機構(gòu)過去公開展示的空天飛機和載機的概念相似??仗祜w機采用三角翼設(shè)計、平面形狀類似飛鏢。在某些特點上,看起來讓人想起中國航天空氣動力技術(shù)研究院(CAAA)2019年發(fā)布的風洞測試照片、視頻中的設(shè)計方案。

然而,沒有證據(jù)表明兩者有直接關(guān)系。從JF-22的視頻中可以看到測試中的縮比模型,確實顯示了與許多所謂的兩級入軌太空發(fā)射概念中采用的外形和整體配置類似的情況。
從廣義上講,兩級入軌系統(tǒng)由空天飛機和載機組成,載機首先將空天飛機運送到非常高的高度。然后,空天飛機使用自身的推進裝置(通常是火箭發(fā)動機)進入太空。其中許多概念涉及可重復使用的空天飛機,這些航天器能夠在傳統(tǒng)跑道上著陸。某些空天飛機也采用先進的高速吸氣式噴氣發(fā)動機驅(qū)動,例如超音速燃燒沖壓噴氣發(fā)動機(Scramjet)和激波誘燃沖壓發(fā)動機(Shcramjet),兩者的主要區(qū)別在于進氣口和燃燒室的結(jié)構(gòu)。
與傳統(tǒng)運載火箭相比,兩級入軌概念具備的主要優(yōu)勢在于增加了靈活性,并降低了不可預測性。發(fā)射空天飛機的載機不需要大型的航天發(fā)射基地,能夠從任何現(xiàn)有的大型空軍基地或機場起飛,并且不需要太多的前期準備。反過來增加了發(fā)射基地和發(fā)射窗口,可以在更短的時間內(nèi),更容易地將有效載荷送入軌道。這在沖突情況下可能會具有特殊的優(yōu)勢,因為沖突可能會造成現(xiàn)有的航天發(fā)射能力被摧毀和損壞,所以需要快速進行補充。
當然,與運載火箭相比,兩級入軌概念的有效載荷通常會更小。不過,空天飛機的作用不僅僅是將有效載荷送入軌道,還包括執(zhí)行遠程情報、監(jiān)視、偵察(ISR)和打擊任務(wù),甚至是在軌攻擊。中國公司曾經(jīng)公開表示有興趣將此類概念應(yīng)用于民用運輸和旅游等用途。

JF-22風洞項目負責人姜宗林在2021年接受中央電視臺的采訪時,曾經(jīng)表示兩級入軌概念可以將“衛(wèi)星和航天器的發(fā)射成本降低90%”。
中國與世界上其他國家一樣,長期以來一直對發(fā)展此類太空發(fā)射能力感興趣。中科院也表示,JF-22風洞將用于支持未來高超音速飛行器的研發(fā)工作。
JF-22非常適合協(xié)助測試高超音速武器的設(shè)計工作。中國曾稱JF-22的前身之一JF-12為世界上最強大的風洞,就是采用脈沖爆震發(fā)動機(PDE,Pulse Detonation Engine)提供動力,用于測試一種名為DF-ZF的無動力高超音速助推滑翔飛行器。該計劃后來演變?yōu)橹袊婈牞F(xiàn)役的DF-17高超音速導彈。

中國官方媒體此前播放的與JF-22風洞相關(guān)的視頻中,可以看到類似的楔形測試物體。然而,這可能是JF-12等老式風洞。
JF-12和現(xiàn)在的JF-22都是中國高速測試系統(tǒng)的一部分。美國官員已經(jīng)多次表示,這有助于中國軍隊在各種高超音速系統(tǒng)的研制和部署方面發(fā)揮重要作用。
美國國防情報局科學技術(shù)首席科學家保羅·弗賴斯勒(Paul Freisthler)表示:“雖然中國和俄羅斯都進行了多次成功的高超音速武器測試,并可能部署了作戰(zhàn)系統(tǒng),但中國在基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)數(shù)量方面都領(lǐng)先于俄羅斯。”他在三月舉行的一次聽證會上對國會議員表示:“在過去二十年里,中國通過密集且集中地投資、研發(fā)、測試和部署,極大推進了常規(guī)和核武器的高超音速導彈技術(shù)和能力的發(fā)展?!?/p>
2021年,時任參謀長聯(lián)席會議副主席的空軍上將約翰·海頓(John Hyten)表示,中國在過去五年間進行了“數(shù)百次”高超音速試驗,而美國只進行了九次。
有限的專業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施被認為是美國高超音速測試工作受到限制的一個重要因素。特別是美國軍方正在努力擴建其高超音速測試系統(tǒng)的各個設(shè)施,并使其更加先進,有助于加速研究工作。
總之,新發(fā)布的視頻中展示中國JF-22風洞實際運行狀態(tài)很有趣。并強調(diào)中國仍在增加的高速測試基礎(chǔ)設(shè)施,該設(shè)施正在支持中國重大的高超音速項目和其他先進航空航天計劃。
譯者按:
相對于近日來國內(nèi)某些人“震驚體”的水文兒,這篇文章展示了JF-22超高速風洞的用途,以及中國正在進行的空天飛機項目。同時,美國作者也談及美國在相關(guān)領(lǐng)域的落后狀態(tài)。先進可以說,但不能吹,尤其是不能在一竅不通的情況下盲目尬吹。