21 世纪将是空天飞行的世纪，先进的空 天飞行器速度将会达到 5000-10000 公里 / 小时，而在某些领域，飞行速度将超过第一 宇宙速度，甚至达到第二宇宙速度。不断提 高人类“进入空间”、“探索空间”和“利 用空间”的能力，成为国家科技实力的象征 和竞技场。业内常言“一代风洞、一代飞行 器”，面对这场角逐，中国不能缺席、不能 落后。

　　2008 年，财政部和中科院联合启动 8 个 自主创新的“国家重大科研装备研制”项目。 “复现高超声速飞行条件激波风洞(JF-12 复现风洞) ”就是其中之一，旨在建立飞行 高度 25-50 公里、飞行速度 1.5-3 公里 / 秒、 气流总温 1500-3500 度、喷管出口直径 2.5 米的复现高超声速飞行条件实验能力。

　　2018 年，国家自然科学基金委员会“国 家重大科研仪器研制”项目启动“爆轰驱动 超高速高焓激波风洞(JF-22 超高速风洞) ” 研制，旨在建立飞行高度 40-80 公里、飞行 速度 3-10 公里 / 秒、气流总温 3000-10000 度、喷管出口直径 2.5 米的超高速高焓流动 试验研究能力。

　　这两座风洞为国家构建全面覆盖高超声 速飞行走廊的“地面飞行”气动实验平台， 推动高超声速与高温气体动力学学科发展， 提升我国先进空天飞行器的研发实力。

　　前瞻布局、开疆拓土

　　1946 年，钱学森先生定义了高超声速飞 行(一般指马赫数大于 5) 。1955 年，通过 国家的大力营救，钱学森平安回到祖国，筹 建中国科学院力学研究所。1956 年 1 月，陈 毅副总理批复力学研究所成立，并由钱学森 担任首任所长；同年，在钱学森的影响下， 郭永怀先生回到力学所工作，长期担任力学 所的常务副所长。钱学森和郭永怀先生高瞻 远瞩，战略性地部署了我们国家的高超声速 飞行相关研究。郭永怀先生预见到脉冲型风 洞设备的重要性，便支持学生俞鸿儒院士开 展研究。自此，中科院力学所推动着我国激 波管、激波风洞技术的发展，并拉开了应用 于航天器研制中的序幕，同时逐渐形成一支 高温气体动力学基础研究团队。他们心系国 家， 集智攻关探索世界难题；他们胸怀激情， 义无反顾踏上未知征程。

　　风洞是飞行器的摇篮，飞行器研发必 须经过成千上万次的风洞试验，对空气动力 学参数进行考证和改进。俞鸿儒院士是钱学 森和郭永怀的研究生，他把毕生精力都投入 到风洞和气动事业。在两位导师的支持下，俞鸿儒选择了氢氧燃烧驱动激波管的研究方 向，由于气流品质低，易出事故，这种实验 方法在当时并不被国际认可，但是，由于当 时国内物资匮乏，只能选择这种成本低廉的 办法，俞鸿儒还是选择迎难而上。

　　上世纪五十年代末，俞鸿儒成功研制出 了我国第一代激波管；六十年代，先后研制 成 JF-4 直通型激波风洞和 JF-4A 反射型激 波风洞；数年后， JF-8 激波风洞问世， 性能 参数达到国际水平；九十年代末，建成氢氧 爆轰驱动高焓激波风洞(JF-10) ，成为国 际首座成功运行的爆轰驱动激波风洞，为我 国高超声速风洞的研究奠定了坚实的基础， 而俞鸿儒也从风华正茂的年轻人变成七旬的 长者。

　

JF-8A 高超声速激波风洞 / 炮风洞

 

　　JF-10 氢氧爆轰驱动高焓激波风洞 

　　攻坚克难、引领发展

　　临近空间飞行器和天地往返飞行器速 度范围覆盖了 1.5-10 公里 / 秒、飞行高度 20-80 公里，飞行器周围的空气不再是一成 不变的双原子理想介质，空气分子微团发生 了复杂的热化学过程，颠覆了传统风洞实验 相似模拟准则。因此，地面实验装置必须具 备能够反映“高超声速流动独有的热化学反 应机制”的能力，使得地面设备的实验条件 与飞行条件接近或者一致，即实现“地面飞 行”实验。

　　“地面飞行”实验六十年研发步履艰难， 主要根源为传统高超声速风洞驱动功率小、 实验时间短、测量精度低，从而导致流动参 数失真、气体介质特性失真和实验模型几何 尺度失真。因此，“地面飞行”实验难度极大， 可谓难于上青天。目前，国际上仅有中国的 JF-12 复现风洞(已建) 和 JF-22 超高速风 洞(在建)具备高超声速“地面飞行”实验 的能力。

　　1999 年，俞鸿儒院士将姜宗林研究员引进回国。在姜宗林研究员 的带领下，JF-12 复现风洞经过四年建设于 2012 年 5 月顺利通过验收，成为国际上规 模最大、性能指标最先进的激波风洞。验收 委员会一致认为，该风洞同时实现了四项关 键技术指标，整体性能处于国际领先水平。 2015 年，中国空气动力学会组织的鉴定委员 会认为， 该风洞实验状态从“模拟”到“复现” 的跨越，攻克了60年来久攻未破的世界难题， 代表了国际高超声速风洞技术的领先水平，对于新世纪宇航技术发展具有开创性影响。

　　JF-12 复现风洞已成功应用于两个国 家重大专项和航天部门多个型号的重大特种 试验，对专项关键技术突破、新型号研发和 气动规律认知发挥了不可替代的关键作用， 在推动我国高超声速学科发展和避免飞行试 验风险方面产生了重大社会效益，得到了相 关单位的高度评价。2016 年 6 月，美国航 空航天学会授予姜宗林地面试验奖(AIAA Ground Testing Award)， 以表彰其创新 地面试验技术、引领激波风洞发展的成就， 系该国际奖项自 1975 年设立以来首次颁发给 亚洲科学家；2017 年 1 月，研究团队获得“国 家技术发明二等奖”和“中国科学院杰出科 技成就奖”；2018 年 4 月，研究团队荣获“全 国工人先锋号”。

　　JF-12 复现高超声速飞行条件激波风洞

　　2018 年，JF-22 超高速风洞项目正式启 动，针对飞行高度40-80 公里、飞行速度3-10 公里 / 秒的飞行，在地面复现真实气体效应 和高温边界层，对于揭示物理过程和耦合作 用机制、认识高超声速热化学反应相关的相

　　似律和尺度率、评估临近空间飞行器的气动 和光电特性等具有非常重要的意义。JF-22 超高速风洞正在紧锣密鼓的建设，目前已经 完成主体部件安装， 将于 2021 年下半年进入 运行调试阶段。

　　中国科学院院士杨卫在文章中评价：“姜 宗林先生正在主持建设一个全新的 JF-22 超 高速风洞，思路从反向爆轰转为正向爆轰。 这也是国家自然科学基金资助的重大仪器项 目，建成后的实验所覆盖的马赫数可以达到 10-25，其实验温度、实验区域、实验时间 等指标也都不错。这个正在建设之中的装置 将为更高速的飞行奠定实验基础。”

　　JF-22 爆轰驱动超高速高焓激波风洞

　　家国情怀、使命承传

　　2009 年 6 月 12 日，力学所“钱学森国 家工程科学实验基地”3# 空天实验室在怀 柔雁栖湖畔正式开工建设，是中国科学院北 京怀柔科教产业园的第一个落户启动的项 目。2016 年，中科院北京怀柔科教产业园已经在国家层面升级成为世界级原始创新战略 高地——怀柔科学城。如今 3# 空天实验室 的 JF-12 复现风洞和 JF-22 超高速风洞构 成了国际唯一的高超声速、超高速地面飞行 实验平台。

　　在这里，我们打造了一支精干的团队， 包括科研人员、技术工人和研究生，共产党 员占据了很大的比例。团队秉承钱学森和郭 永怀所倡导的以国家需求为己任、勇于研究 重大国际前沿学科问题的科研理念，在不断 探索中逐步提高，将创新融入日常的工作， 并持之以恒地追求。团结和协作是团队的核 心价值之一，是“老中青”的结合，是“传 帮带”的杰作，是能够不断提出创新思想并 真正实现的源动力。创新是团队的特色和任 务，也是团队里每一个角色努力的结果，铸 就了高超声速“地面飞行”实验的国际新高 度。这是我们对“老科学家精神”、“高温 气动魂”的解读，也是我们对内在精髓的一 丝贡献。

　　我们来到雁栖湖畔的这方土地，原本是 一片毫无生气的鹅卵石，而奋斗是我们最雄 浑的底色、成绩是我们最浪漫的答卷，正所 谓“雁过而栖、踏石留印”。

 

　　2009 年 6 月 12 日力学所怀柔基地开工典礼

力学所怀柔基地(北区)2018 年摄

　　韩桂来，副研究员，高 温气体动力学国家重点实验 室。研究领域：高超声速空 气动力学。