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由于空气动力学的发展极大地依赖于试验设备的建设,庄逢甘按照钱学森的指示,于1957年8月起草了我国第一份中国航天空气动力试验基地的设备建设规划,其中包括16座各种类型和尺寸的风洞。刚毕业的青年大学生还不能挑起建设基地的重担,中央决定从国外引进技术和设备。气动室的第一个跨声速风洞是1957年从德国德累斯顿飞机制造厂引进的,它是0.76米×0.53米以涡轮喷气发动机为动力的、从大气进气的跨声速风洞。1958年5月由德方派出以斯特劳斯为组长的一行6人的专家组来华进行安装调试指导。该风洞建在原北京航空学院运动场南侧,1959年3月底安装调试完毕,德国专家回国后风洞开始承担型号试验任务,这是我国建成的最早投入运行的跨声速风洞。这座风洞现在还在北京航空航天大学原址,归属航天空气动力技术研究院亚跨声速试验室,并还在继续为航天型号服务。
其他的风洞等设备由苏联援建。1957年10月15日,中苏双方签订了国防部五院空气动力研究所的建设工程协定,1958年3月10日,工程得到了国家的批准。由于要开始大规模的基地建设,需要组织体制和地址的调整。国防部五院于1959年4月批准将空气动力研究室扩建成北京空气动力研究所,研究所主体搬迁至北京西郊云岗地区虻牛河畔的原马列学院旧址。从市区到这里交通不便,除学院原有少量建筑外,全是荒无人烟的空地,野草丛生、野兔出没。从全国各地分配来的大学毕业生、抽调来的军队干部、技术人员,云集在这片荒地上,开始了极其艰苦的创业历程。1959年11月苏联派出了以巴兰诺夫为组长的专家小组来指导工程设计,中方热火朝天地开始试验基地的建设。没想到1960年8月,苏联突然单方面停止执行中苏双方签订的协定和各项合同,撤走专家,带走图纸资料,妄图把刚刚诞生的我国第一个国家级航天空气动力技术研究所扼杀在襁褓之中。在外援中断和严重自然灾害的困难条件下,老一辈国家领导人邓小平、陈毅、薄一波、刘润涛、安子文等亲临空气动力研究所视察,鼓励科技人员奋发图强、自力更生、独立自主地继续把试验基地建设好。来到这里的几百名初生牛犊不怕虎的年轻人,决心不辜负党和国家的殷切期望,自力更生、奋发图强,一定要靠中国人自己的力量,把我国第一个国家级航天空气动力试验研究基地建设起来。
苏联专家撤走时,把准备援建的3米量级大型低速风洞资料和图纸全带走了。外国专家不给图纸资料,大家就白天努力搞设计、绘图纸,晚上刻苦学习外文资料,提高充实本领。那时一到晚上,各办公楼灯光通明,处处是学习的热潮。空气动力学家钱学森院长、庄逢甘所长经常深入到年轻人中间,热情地指导大家的工作。从1961年开始,钱学森、庄逢甘亲自指导年轻的技术人员设计性能更好的、符合导弹气动试验要求的低速风洞。1964年秋天,钱学森亲自主持召开了3米×3米低速风洞方案的评审会,在会上大家对试验段开槽还是不开槽两种意见争执不下,他要求大家深入工厂、深入实践,这样才能找到解决的办法,找到答案。后来一次又一次的实践证明:在设计、加工中遇到难题,只要深入现场,深入实践,难题就能迎刃而解。经过三年的紧张设计与施工,中国第一座大型低速风洞于1966年6月调试成功并投入运行,该风洞流场性能良好,最大风速达到100米/秒当时世界先进水平。
针对当时年轻人普遍存在的空气动力学知识缺乏、外文水平低,阅读外文资料困难等问题,庄逢甘所长要求年轻的科技人员学好一本英文空气动力学专著,并亲自为大家讲课。他还组织编写了《新型风洞汇编》一书,发给大家,学习风洞的基本知识,并要求工作中一定要做到三严、做到一丝不苟。在他的严格要求下,技术人员打下了深厚的空气动力学功底和扎实的外文基础、养成了严肃认真的工作作风;培养了一支有水平、敢打硬仗、敢于创新的航天空气动力研究的技术骨干队伍。正是这样一支年轻的骨干队伍,在不到5年的时间里,承担起了中苏协议中全部风洞建设的任务,建成了从低速到高超声速风洞试验设备9座,风洞性能指标均达到预期的设计要求,而且从风洞设计、加工,到安装、调试,完全是靠我国自己的力量完成的。
在航天空气动力试验研究基地的建设过程中,钱学森院长、庄逢甘所长深刻认识到空气动力研究中风洞试验与理论计算紧密结合和基地配套设施完整的必要性,在抓紧风洞设备建设的同时,还抓紧了理论计算队伍的建立、计算机的配置和动力气源系统的建设。于是基地很快成立了理论计算室,配置了全国第一台电子管式电子计算机——乌拉尔-2,建成了8000立方米中压气源及其配套的动力车间。这样到20世纪60年代末,中国第一个试验设备配套、厂房雄伟、技术力量齐全、崭新的航天气动试验研究基地诞生了,它的名字叫北京空气动力研究所,代号701研究所。
钱学森对此作出高度评价:“在基础条件不好的情况下,我们只用了美国一半时间,建成了空气动力试验基地,初步掌握了跨、超声速生产性风洞的型号试验工作。”中国第一代航天空气动力基地的建设者在气动界的先辈钱学森、庄逢甘的带领下,完成了党和人民交给的国家使命。
经过40多年的艰苦建设,北京空气动力研究所已发展成为航天空气动力技术研究院,建成了我国第一个从低速到高超声速全系列的风洞群的综合性空气动力研究与试验基地,为我国飞行器的研制工作发挥了重要作用。
在自然界,30多米/秒的台风会给人类造成巨大的损失,然而,对空气动力研究者来说,小于100米/秒的风速均称为“低速”,他们研究的对象要达到几千米/秒的高速!这样高速的风,就是在风洞利用人工制造出来的。人类正是按照产生的气流速度把风洞划分为低速风洞、跨声速风洞、超声速风洞和高超声速风洞。
低速风洞主要用于航空飞行器和桥梁、建筑、车船等的研究,我国已有3米×3米到16米×16米的低速风洞,当然。这个尺寸只是指试验段的尺寸,整个风洞是一座巨大的建筑。从跨声速风洞到高超声速风洞则主要用于各种武器和航天飞行器的研制。
跨声速风洞建设难度较大。1947年。美国航宇局在兰利中心研制成功了世界第一座跨声速风洞,并于1948年使贝尔x一1研究机第一次突破声障,从而成功实现了超声速飞行。此后,跨声速风洞及其试验技术得到了飞速发展。我国于1979年底建成了试验段为1.2米×1.12米正方形截面的跨声速风洞,并于近年又在中国空气动力研究院建成了亚洲最大的2.4米×2.4米跨声速风洞,这标志我国空气动力研究已跻身世界前列。
超声速风洞和高超声速风洞在结构与组成上更为复杂。进入20世纪90年代以后,为了适应军事斗争的需要,许多国家开始研制飞行速度更快、机动性能更好的高超声速飞行器。像美国投入了大 量人力、物力,研制X-43高超声速飞行器,在经过多次飞行失败后,2004年3月27日,搭载在B-52巨型轰炸机上的x-43A飞行器,在高空将其发射后,超燃发动机终于点火成功。我国用于高超声速飞行器研制的超声速风洞和高超声速风洞已相继建成。高超声速风洞的试验段马赫数要大于5,这样就产生了许多新的技术难点,例如当马赫达到10时,气流经过马赫=10的喷管膨胀与加速后,气流的静温降到-200,这时气流中的氮气和氧气要发生冷凝,空气就会发生质的变化。中国空气动力研究院先后克服一系列技术难点,已建成了试验段直径为0.5米的高超声速风洞,使此项技术达到世界水平。
现在,国内外气动力研究机构已普遍用大型计算机和专用微机自动控制和测量,当风洞出现故障时,计算机会自动报警和紧急停车,从而大大减轻了操作人员的劳动强度和提高了风洞运转的质量。在微机屏幕上,还可以实时显示测得的气动力曲线,给飞行器设计人员以快速、直观的试验显示,大大提高了工作效率。
飞行器性能的优劣,决定了谁能获得制空权和制天权。20世纪末,世界各强国都想研制出能制胜对方的飞行器,于是飞行器的飞行速度、高度都是越来越高,性能越来越优,于是,各发达国家在不断建造用于高超声速飞行器研究的大型风洞试验设备,如,大尺寸重活塞高超声速激波风洞、爆轰激波风洞、电弧加热高超声速风洞、大尺寸高超声速高温风洞、高超声速高焓风洞等许多新型风洞。毋庸置疑,在层出不穷的新型风洞建成后,新型高超声速飞行器也将在新型风洞的摇篮中诞生。
风洞试验并不仅仅与武器、航天器相伴,它与国民经济的关系也极为密切。例如:汽车和火车研究要用风洞,建筑和桥梁研究也要用风洞。我国近十年来高层建筑、大跨度桥梁和高耸的电视塔如雨后春笋,这种建筑物和构筑物必须用专用的风洞来研究在大风中的风载、风压,才能确保它们能经得住大风尤其是台风的考验。种类繁多的特种风洞,像环境科学研究风洞、生态风洞、气象研究风洞、叶轮机研究用的叶栅风洞、体育运动研究用风洞及船舶研究用风洞等,它们的用途各有千秋。中国空气动力技术研究院使用这些法宝,为各行各业的发展作出了卓越的贡献。
从神秘的“701”,到现在的航天空气动力技术研究院,一个个覆盖了不同速度范围的风洞群,见证了中国飞天的各个历史阶段,也见证了中国航天半个世纪的飞速发展。(下)
摘自中国宇航出版社出版的《别有洞天——揭秘航天空气动力基地》毛国良米孝业主编
其他的风洞等设备由苏联援建。1957年10月15日,中苏双方签订了国防部五院空气动力研究所的建设工程协定,1958年3月10日,工程得到了国家的批准。由于要开始大规模的基地建设,需要组织体制和地址的调整。国防部五院于1959年4月批准将空气动力研究室扩建成北京空气动力研究所,研究所主体搬迁至北京西郊云岗地区虻牛河畔的原马列学院旧址。从市区到这里交通不便,除学院原有少量建筑外,全是荒无人烟的空地,野草丛生、野兔出没。从全国各地分配来的大学毕业生、抽调来的军队干部、技术人员,云集在这片荒地上,开始了极其艰苦的创业历程。1959年11月苏联派出了以巴兰诺夫为组长的专家小组来指导工程设计,中方热火朝天地开始试验基地的建设。没想到1960年8月,苏联突然单方面停止执行中苏双方签订的协定和各项合同,撤走专家,带走图纸资料,妄图把刚刚诞生的我国第一个国家级航天空气动力技术研究所扼杀在襁褓之中。在外援中断和严重自然灾害的困难条件下,老一辈国家领导人邓小平、陈毅、薄一波、刘润涛、安子文等亲临空气动力研究所视察,鼓励科技人员奋发图强、自力更生、独立自主地继续把试验基地建设好。来到这里的几百名初生牛犊不怕虎的年轻人,决心不辜负党和国家的殷切期望,自力更生、奋发图强,一定要靠中国人自己的力量,把我国第一个国家级航天空气动力试验研究基地建设起来。
苏联专家撤走时,把准备援建的3米量级大型低速风洞资料和图纸全带走了。外国专家不给图纸资料,大家就白天努力搞设计、绘图纸,晚上刻苦学习外文资料,提高充实本领。那时一到晚上,各办公楼灯光通明,处处是学习的热潮。空气动力学家钱学森院长、庄逢甘所长经常深入到年轻人中间,热情地指导大家的工作。从1961年开始,钱学森、庄逢甘亲自指导年轻的技术人员设计性能更好的、符合导弹气动试验要求的低速风洞。1964年秋天,钱学森亲自主持召开了3米×3米低速风洞方案的评审会,在会上大家对试验段开槽还是不开槽两种意见争执不下,他要求大家深入工厂、深入实践,这样才能找到解决的办法,找到答案。后来一次又一次的实践证明:在设计、加工中遇到难题,只要深入现场,深入实践,难题就能迎刃而解。经过三年的紧张设计与施工,中国第一座大型低速风洞于1966年6月调试成功并投入运行,该风洞流场性能良好,最大风速达到100米/秒当时世界先进水平。
针对当时年轻人普遍存在的空气动力学知识缺乏、外文水平低,阅读外文资料困难等问题,庄逢甘所长要求年轻的科技人员学好一本英文空气动力学专著,并亲自为大家讲课。他还组织编写了《新型风洞汇编》一书,发给大家,学习风洞的基本知识,并要求工作中一定要做到三严、做到一丝不苟。在他的严格要求下,技术人员打下了深厚的空气动力学功底和扎实的外文基础、养成了严肃认真的工作作风;培养了一支有水平、敢打硬仗、敢于创新的航天空气动力研究的技术骨干队伍。正是这样一支年轻的骨干队伍,在不到5年的时间里,承担起了中苏协议中全部风洞建设的任务,建成了从低速到高超声速风洞试验设备9座,风洞性能指标均达到预期的设计要求,而且从风洞设计、加工,到安装、调试,完全是靠我国自己的力量完成的。
在航天空气动力试验研究基地的建设过程中,钱学森院长、庄逢甘所长深刻认识到空气动力研究中风洞试验与理论计算紧密结合和基地配套设施完整的必要性,在抓紧风洞设备建设的同时,还抓紧了理论计算队伍的建立、计算机的配置和动力气源系统的建设。于是基地很快成立了理论计算室,配置了全国第一台电子管式电子计算机——乌拉尔-2,建成了8000立方米中压气源及其配套的动力车间。这样到20世纪60年代末,中国第一个试验设备配套、厂房雄伟、技术力量齐全、崭新的航天气动试验研究基地诞生了,它的名字叫北京空气动力研究所,代号701研究所。
钱学森对此作出高度评价:“在基础条件不好的情况下,我们只用了美国一半时间,建成了空气动力试验基地,初步掌握了跨、超声速生产性风洞的型号试验工作。”中国第一代航天空气动力基地的建设者在气动界的先辈钱学森、庄逢甘的带领下,完成了党和人民交给的国家使命。
经过40多年的艰苦建设,北京空气动力研究所已发展成为航天空气动力技术研究院,建成了我国第一个从低速到高超声速全系列的风洞群的综合性空气动力研究与试验基地,为我国飞行器的研制工作发挥了重要作用。
在自然界,30多米/秒的台风会给人类造成巨大的损失,然而,对空气动力研究者来说,小于100米/秒的风速均称为“低速”,他们研究的对象要达到几千米/秒的高速!这样高速的风,就是在风洞利用人工制造出来的。人类正是按照产生的气流速度把风洞划分为低速风洞、跨声速风洞、超声速风洞和高超声速风洞。
低速风洞主要用于航空飞行器和桥梁、建筑、车船等的研究,我国已有3米×3米到16米×16米的低速风洞,当然。这个尺寸只是指试验段的尺寸,整个风洞是一座巨大的建筑。从跨声速风洞到高超声速风洞则主要用于各种武器和航天飞行器的研制。
跨声速风洞建设难度较大。1947年。美国航宇局在兰利中心研制成功了世界第一座跨声速风洞,并于1948年使贝尔x一1研究机第一次突破声障,从而成功实现了超声速飞行。此后,跨声速风洞及其试验技术得到了飞速发展。我国于1979年底建成了试验段为1.2米×1.12米正方形截面的跨声速风洞,并于近年又在中国空气动力研究院建成了亚洲最大的2.4米×2.4米跨声速风洞,这标志我国空气动力研究已跻身世界前列。
超声速风洞和高超声速风洞在结构与组成上更为复杂。进入20世纪90年代以后,为了适应军事斗争的需要,许多国家开始研制飞行速度更快、机动性能更好的高超声速飞行器。像美国投入了大 量人力、物力,研制X-43高超声速飞行器,在经过多次飞行失败后,2004年3月27日,搭载在B-52巨型轰炸机上的x-43A飞行器,在高空将其发射后,超燃发动机终于点火成功。我国用于高超声速飞行器研制的超声速风洞和高超声速风洞已相继建成。高超声速风洞的试验段马赫数要大于5,这样就产生了许多新的技术难点,例如当马赫达到10时,气流经过马赫=10的喷管膨胀与加速后,气流的静温降到-200,这时气流中的氮气和氧气要发生冷凝,空气就会发生质的变化。中国空气动力研究院先后克服一系列技术难点,已建成了试验段直径为0.5米的高超声速风洞,使此项技术达到世界水平。
现在,国内外气动力研究机构已普遍用大型计算机和专用微机自动控制和测量,当风洞出现故障时,计算机会自动报警和紧急停车,从而大大减轻了操作人员的劳动强度和提高了风洞运转的质量。在微机屏幕上,还可以实时显示测得的气动力曲线,给飞行器设计人员以快速、直观的试验显示,大大提高了工作效率。
飞行器性能的优劣,决定了谁能获得制空权和制天权。20世纪末,世界各强国都想研制出能制胜对方的飞行器,于是飞行器的飞行速度、高度都是越来越高,性能越来越优,于是,各发达国家在不断建造用于高超声速飞行器研究的大型风洞试验设备,如,大尺寸重活塞高超声速激波风洞、爆轰激波风洞、电弧加热高超声速风洞、大尺寸高超声速高温风洞、高超声速高焓风洞等许多新型风洞。毋庸置疑,在层出不穷的新型风洞建成后,新型高超声速飞行器也将在新型风洞的摇篮中诞生。
风洞试验并不仅仅与武器、航天器相伴,它与国民经济的关系也极为密切。例如:汽车和火车研究要用风洞,建筑和桥梁研究也要用风洞。我国近十年来高层建筑、大跨度桥梁和高耸的电视塔如雨后春笋,这种建筑物和构筑物必须用专用的风洞来研究在大风中的风载、风压,才能确保它们能经得住大风尤其是台风的考验。种类繁多的特种风洞,像环境科学研究风洞、生态风洞、气象研究风洞、叶轮机研究用的叶栅风洞、体育运动研究用风洞及船舶研究用风洞等,它们的用途各有千秋。中国空气动力技术研究院使用这些法宝,为各行各业的发展作出了卓越的贡献。
从神秘的“701”,到现在的航天空气动力技术研究院,一个个覆盖了不同速度范围的风洞群,见证了中国飞天的各个历史阶段,也见证了中国航天半个世纪的飞速发展。(下)
摘自中国宇航出版社出版的《别有洞天——揭秘航天空气动力基地》毛国良米孝业主编