美国长期迷信计算机模拟空气动力,高超音速飞行器研发进入前所未有的困境。当年钱学森认为,6马赫,8马赫,15,35马赫的空气动力特性会变化,于是坚决推动风洞建设。于是中国人一手风洞,一手计算机模拟。而美国一门心思搞计算机模拟,实际上6马赫的速度下,计算机模拟很好,但是更高速度,有了更多变量。 上世纪五十年代,国内航空航天基础薄弱。钱学森归国后迅速投入工作,他在美国时期积累的风洞经验,让他认识到气流在6马赫、8马赫乃至更高速度时会发生激波叠加和热效应变化。单纯计算难以捕捉这些现象。他推动团队从零起步,设计管道和驱动系统,逐步建成覆盖多个速度段的风洞群。这批设施为导弹设计提供可靠验证。 美国同期也推进航空项目,但冷战结束后期,风洞建设放缓。研究人员依赖大型计算机运行程序,预测气动特性,认为数值方法能覆盖多数场景。许多老设备仅适用于中低速,新建投入减少。 更高速度推进后,路径差异显现。数值模型在中低马赫数下可靠,支持快速迭代。但激波交互、热化学过程和等离子体效应增多时,偏差增大。这些因素影响表面热分布和控制稳定性,算法难以完整复现。 美国早期助推滑翔项目HTV-2两次试飞均失败。飞行器从火箭分离后进入大气层,速度攀升,外壳温度超出预期,材料变形导致晃动,控制失效坠海。项目中止,暴露极端热载荷超出模型范围。 中国持续升级风洞。JF-12模拟中高速度段长时间流动,测试件固定后高速气流通过,传感器采集数据。JF-22针对更高速度,出口截面扩大,可容纳更大模型长时间运行。二者覆盖5至30马赫全范围,设计优化基于实体测量。 美国后续项目如ARRW、LRHW和CPS反复遇阻。试射中助推分离异常或滑翔失稳频发。评估报告指出,地面设备缺乏可靠复现较高马赫数大模型长时间条件的配置,问题识别滞后。 数值路径初期节省资源,但极端条件下变量耦合放大误差。HTV-2失败中,外壳剥离形成扰动,滚转超出恢复。国会文件显示,美国相关设施无一套稳定处理8马赫以上长时间试验,导致迭代周期延长。 中国风洞体系提供连续支撑,东风系列导弹热防护和气动布局数据扎实。欧洲机构支付费用使用这些设备。 美国测试资源有限,老风洞多限较低速度,新设施进度慢。预算分散,军种各自推进,资金浪费严重。 两条路径选择,一方在极端验证上占优,另一方需长时间追赶基础设施。吸气式发动机燃烧稳定性仍未完全解决。 到2025年底,美国ARRW项目取消,HALO夭折,LRHW和CPS推进缓慢。陆军远程型有限装备,海军舰载版逐步部署,但整体规模受限,实战数据不足。 中国东风系列形成战斗力,乘波布局机动强,宽域飞行验证成功。路径分歧造成验证能力差距。美国承认测试设施短板,需多年投入弥补。中国双轨策略成果稳固,未来竞争中占据主动。


