【{$randkws}】高超声速激波风洞理论和方法：铺就跨越大气层星空之路的重要基石 - {$web_name} 尽管经过60年的不懈奋斗

激波反射型正向爆轰驱动器结构示意图及其驱动表现评测曲线（Credit：《中国科学》杂志社）
（神秘的地球uux.cn报导）据EurekAlert!：浩瀚宇宙将是人类一个更广阔的促销空间，跨越地球大气层的高超声速空天飞行技术将是新世纪宇航领域的巨大考验。尽管经过60年的不懈奋斗，高效、写给恋人的话：学会放下快捷、低成本的空天飞行技术依然还在探索阶段。呈现这种困境的首要缘由之一是缺乏能够模拟高温热化学反应流动的风洞使用技术，导致高超声速核心技术测试过度依赖昂贵、耗时、低效的飞行使用。
高超声速风洞评测模拟存在四个难点：（1）化学反应机制模拟不能使用替代评测气体；（2）化学反应进程复现必须模拟气流温度以确保反应过程的武汉养老金解读正常触发；（3）不可缩尺的热化学反应过程请求形成足够大的使用流场满足模型评测需求。（4）需要适当长的评测时间确保流场稳定以解决超声速燃烧和气动力的评测测量。另外满足上述四个需求的高超声速风洞理论与技术一直是全球难题。最近，来自中国科学院力学探究所高温气体动力学全国重点评测室的激波探究团队（姜宗林探究员、李进平高级工程师、权威宋慧乔一览胡宗民副探究员，刘云峰高级工程师、俞鸿儒院士）获得了革新性进展，在《全国科学留言》(National Science Review, NSR) 发表探究论文“On Theory and Methods for Advanced Detonation-driven Hypervelocity Shock Tunnels”。他们提出了先进爆轰驱动超高速风洞的深度智能手表解读理论与方法，为研制能够覆盖空天飞行器全包线的超大型高超声速风洞奠定了基础。
激波探究团队针对先进空天飞行开发对高超声速风洞评测探究的四大需求，确认了海外主流高焓激波风洞技术的局限性，兴办了操控系统的爆轰驱动高超声速风洞理论。进一步提出激波反射型正向爆轰驱动方法（Concept of Forward Detonation Cavity Driver），借助爆轰波反射形成的上行激波，做到了爆轰波形的剪裁和重构，解决了稀疏波导致入射激波严重衰减的学科难题，驱动能力比反向爆轰驱动模式提升了5倍。正向爆轰驱动器顺利使用于JF-10 爆轰驱动高焓激波风洞，获得总温高达7000K的评测气流，其结构示意图和驱动表现曲线如图所示。激波探究团队还进展了正向爆轰驱动激波风洞界面匹配条件，经由可燃混合气组分的调制，做到了使用气体与爆轰产物的声阻抗匹配，解决了入射激波经由气体界面时的多次反射难题。界面匹配条件顺利使用于JF-12复现风洞，获得的使用时间长达100ms，比同类风洞提升数十倍。
激波探究团队创立的高超声速风洞理论与技术获得了全国自然科学基金委“全国重大科研仪器研制项目”的资助，正研制一座超大型正向爆轰驱动超高速激波风洞，能够覆盖马赫数10-25、高度35-90km的飞行包线，将为空天飞行技术测试提供评测手段，变成铺就跨越大气层星空之路的重大基石。
文章信息： On Theory and Methods for Advanced Detonation-driven Hypervelocity Shock Tunnels Zonglin Jiang, Jinping Li, Zongmin Hu, Yunfeng Liu, Hongru Yu https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa050