亚洲雄风起燕山——记北京空气动力研究所的辉煌成就 [复制链接]

第10版(科技)
专栏：

　　亚洲雄风起燕山
——记北京空气动力研究所的辉煌成就
何黄彪李秀清
茫茫大地，何处无风？人们对于自然界形成的风是比较熟悉的，但是，对于那些模拟大自然风速，并且作为空气动力研究和实验的“风洞”，就感到十分陌生了。
就在新年伊始，我们有幸来到地处燕山脚下、卢沟桥畔的北京空气动力研究所参观。我们看到，这里的“风洞群”是建造在一片美丽的丛林和开阔的田野之中。它一共由１７座大大小小的“风洞”所组成，仿佛构建了一个奇妙的风洞世界。
作为我国航天事业的重要组成部分的“风洞”，是１９５６年由赫赫有名的科学家、中国航天事业的开拓者钱学森亲自指导和参与决策，由中科院院士、著名空气动力学家庄逢甘等具体创建的，至今已走过４０年的发展历程。它，不仅是“中国风洞的试验摇篮”，而且也是我国甚至亚洲第一个最早拥有从低速到高超声速全系列风洞群的综合性空气动力研究和试验基地。现在活跃在我国空气动力研究和试验战线上的专家，不少都与她有着“血缘”的联系。
何谓风洞？面庞清秀、神采奕奕的研究所所长、中年空气动力学家毛国良指着躺卧的风洞侃侃而谈：“它们不是我们生活中所看到的地洞、山洞、防空洞之类的洞，而是大多建在高大厂房里的钢铁结构，更像我们通常见到的那些管道。其中，最大的人们可以在里面自由行走，不亚于一个人防工程，而有些却像加粗加长的高射炮管。至于一些用于防热试验的管道，全身披挂着输电进气的导管，有如长着无数触角的章鱼。”
“然而”，毛国良把浓眉一扬，眼里闪出一种自豪的光芒：“凡是有空气的地方，就有空气动力学。就在眼前这些大小不同、形态各异的风洞里，我们模拟着各种大气环境，几乎承担和参与了我国所有导弹、运载火箭、人造地球卫星等航天型号的空气动力研究和试验任务，成了它们的先行官，为航天器的外部选型、内部质量分布及其有关的强度、结构、防热、材料等提供了数以千万计的试验数据，保证了研制、生产和发射的成功。
我们一边听着这些新奇的介绍，一边心里涌出敬佩之情。在不知不觉中来到了６号风洞试验室。这里有一个名叫“暂冲式半回流跨超声速风洞”，是我国于５０年代末设计，６０年代初交付使用的生产和研究两用性风洞。在这高达二层楼的宽大厂房里，一条１米多粗３０来米长的灰色管道悬空而架，其中做试验段的部分是一个截面为０．６米×０．６米的长方形的可以密封开合的“柜子”。一个昂首欲飞的缩小到上万分之一比例的新型飞航导弹的模型正放在里面做试验。只听得值班长一声令下，风洞启动，刹时，我们就从纹影仪的显示中看到这样一幅触目惊心的景象：气流如流水，当导弹头正对着气流喷口时，那上下两条被疾风吹出两条“激波”的条纹，仿佛是两把寒光闪亮的宝剑；而当导弹展翼斜对或横对着气流喷口时，翼端便激起湍急的火一样的漩涡。在这里，本来是无色的风就幻化成火红的流体，它的一切有用参数都由自动测量仪采集打印出来，将作为专家们设计新型导弹的重要参考依据。据室主任高恩玉介绍，这个风洞吹出的风的速度从０．６马赫至４．５马赫之间的都有，这就是说这些风的速度是音速的０．６倍至４．５倍，曾为我们研制各种振国威、惊寰宇的飞机、航弹、火箭弹、反坦克弹以及所有的航天型号做过６万多次吹风试验，立下了赫赫战功，因此，这个试验室最近获得了航天工业总公司授予的先进集体称号！
烧蚀防热，是航天飞行器的一大关键难题。返回式卫星和载人航天器等，当它们以闪电般的速度从太空再入大气层时，与空气摩擦所产生的温度可达数千甚至上万摄氏度，没有相应的防热设计和材料，就会像流星一样被烧毁。而且由于这种气动加热，还会使飞行器周围的空气离解或电解，造成无线电通信中断，使飞行器失去控制和引导，成为“盲人瞎马”。这一被称作“热障”和“黑障”的问题，必须靠风洞试验来解决。电弧加热风洞和电弧加热器试验室，就是专门做这种试验的。这里的试验条件既复杂且危险。它吹风速度可达８倍至１２倍音速，温度高达数千摄氏度。电弧加热器通体金光闪闪，厂房里射出红色的火柱。我们看到刚刚送来试验的航天新型号材料，有十几块被烧得面目皆非，或如焦炭，或如熔岩，排列在一起，显示着它在大气层不同条件下烧蚀的情况。就是这个风洞，为我国导弹和返回式卫星提供了许多宝贵的防热数据，今天又为新的航天型号作贡献。
更为欣喜的是，我们在这个风洞群里还看到了“亚跨声速风洞”，“超声速风洞”、“高超声速风洞”。它们宛如一个个法力无边的魔术师，体现着一种种不同的功能，也记载着科技人员一份份特有的贡献。那个被称作“?５００”的“高超声速风洞”，是不久前才建立的，达到国际同类风洞的先进水平，现正在为新的航天型号服务。另一个正在调试即将投入使用的“重炮风洞”，它的风速真是吓人，可以达到２３倍音速，能模拟航天器在数十公里上空飞行的气动力、气动热状况，将成为我国第一座、世界第二座的同类风洞。
“难道风洞只能为航空航天飞行器服务？”我们带着这个疑点询问。毛所长和专家们向我们介绍，风洞当年的确是为适应国防建设的需要而建设的，但进入８０年代之后，党的改革开放和军转民方针，把风洞的作用延伸到了工业、农业、交通、建筑、环保、体育等广阔的民用领域。接着，他们如数家珍一样地数说着这一串串动人的事例：
山西省自行车队是我国自行车运动中的佼佼者，但曾一度失掉桂冠。他们来到风洞做了人车吹风试验，找出了最佳的编队方案和技巧，第二年又夺得第一。此项成果获得了国家体委授予的科技进步二等奖；
过去世界体育比赛中从来没有中国牌标枪，就是国内正式比赛用的也是洋货。标枪厂家找到所里的专家，从气动外形和投掷角度入手进行合作研究并在这里做了吹风试验，找出了合理的俯仰力矩和气动外形等参数，共同做了科学的改进，结果使得这种标枪大幅度地提高了性能。从１９８６年起，中国“飞鹿”牌标枪就开始出口，现已飞遍了全世界；
深圳体育馆的顶部网架设计，天津一座高达１９８米４０多层高的“云顶花园”，兰新铁路最遭强风袭击的１３４公里风口地段防风墙建造，我国许多新型国产汽车的选型，现已出口的全垫升气垫船，以及遍及全国上百个重要工程的设计和施工，都享受了这里风洞试验的恩惠。据统计，北京空气动力研究所共获得国家、省、部级奖２４８项，获国家专利３０多项，有的达到国际先进水平，为我国经济建设和国防建设作出了巨大贡献。
“噢”，我们听了这些动人的介绍，不禁仰头赞叹道：“这是一个多么好的研究所！是你们同国防战线上的广大科技人员一道，用现代高科技的手段，撑起了伟大共和国的钢铁脊梁，而在国民经济建设中，你们又同样用现代高科技手段，拓宽民品领域，为人民带来幸福。”
在场的党委书记任聚军听到我们这种发自肺腑的声音，好像有点不好意思起来，半晌，他才重锤定音般地说：“我们所有成绩的取得，是因为我们有一个优秀的科技群体，是因为大家憋足了一股子力求优质高效、敬业创新、团结务实、共创一流，为国争光的劲儿。比如说，高超音风洞是国家某重点型号的重要配套设备，我们在航天工业总公司立下限期完成的军令状后，上上下下一齐硬是在时间短、资金到位慢的情况下，大家齐心协力，在低洼的河道上垫起一米多高的土方。为了抢在厂房建成以前把庞大的小球加热器预先安装起来，风洞建设组的技术人员和工人，在大年二十九，不顾五六级的大风和室外的严寒，硬是把十多米高的加热器竖立起来了。我们正是以这种精神，才为祖国赢得了一份份光荣。”
冬阳西下，将白雪皑皑的卢沟河畔染得一片金黄。告辞了，我们只觉得他们为国家创造的一项项业绩，像一条洒满了心血和汗水的轨迹，一直在向前延伸，在向前伸延……（附图片）
图1：为新建的500高超声速风洞。图2：所长毛国良研究员（右三）正与技术人员研究风洞的调试。吴铭摄