我国空气动力学研究取得长足进展

专家预言：未来数十年内人类能造出不靠燃料推进的空间飞行器

本报成都8月24日电 记者今天从在此间召开的我国首届近代空气动力学与气动热力学会议上了解到,目前我国已建成配套齐全功能完备的各类风洞140余座,在风洞试验、数值计算、模型飞行试验等领域取得长足进步。

中国空气动力研究与发展中心有关负责人介绍,以该中心为代表的中国空气动力学,从1956年白手起家,经过50年的发展,成果显著。

该基地自主设计、建设了亚洲规模最大功能最完备的风洞群,其中2.4米跨声速风洞等8座为世界领先量级,可开展从低速到24倍声速,从水下、地面到94公里高空范围的气动试验研究。

另外,中心还具有每秒1.4万亿次运算能力的计算机系统,及各类飞行器仿真计算的应用软件体系；具备飞机和飞艇带飞、火箭助推的模型飞行试验和飞行力学研究能力,在无人飞行器的研制方面也取得重要成果。

“有什么样的风洞就可能有什么样的飞行器,”中国科学院院士庄逢甘介绍,“空气动力学的每一次重大突破都会引发航空航天技术的革命性变化和武器装备的升级换代。”空气动力研究基地目前已经开展了47万余次风洞试验,成功解决了包括“神舟”载人飞船返回舱、逃逸飞行器的气动力、气动热等大量关键技术,以及其他航空航天飞行器和武器装备的关键气动问题。我国航空、航天、航海几乎所有的飞船、飞机、火箭等都首先在基地进行试验才设计定型。

来自国内外30多家科研院所的200余位空气动力学者,在此间参加了这次近代空气动力与气动热力学会议。

据介绍,我国已经开展了汽车,高速磁悬浮列车,上海浦东、香港昂传洲等大型桥梁,东方明珠电视塔,首都机场等建筑物的风洞试验,研制了风力发电机、气压高能灭火枪、超微气流粉碎机、体外激波碎石机等产品。空气动力学对国民经济建设中的贡献也越来越突出。

本报成都8月24日电(于杰记者于莘明)激光、核能、光压和反物质这四种新的推进技术,正在研究开发之中,有的甚至已经能够应用。中国科学院院士庄逢甘在此间举行的我国首届近代空气动力学与气动热力学会上说,人类最早可能在未来数十年内就制造出由这些技术推进的空间飞行器。

据介绍,目前所有运载工具和绝大多数航天器都利用固体和液体化学剂推进,其主要缺点是能量密度低。火箭发动机所携带燃料要占总重的90%以上,因此效费比低,安全性降低。而采用新技术推进的空间飞行器,不仅能够克服这一缺点,还有可能让人类实现恒星际飞行。

在我国第一届近代空气动力学与气动热学会议上,来自国内外的200余位空气动力学者围绕前瞻性技术研究展开热烈讨论,庄逢甘对未来空间飞行器推进技术的发展做出展望：

激光推进,即远距离发射出的高能激光,在航天器的抛物面反向镜聚焦后加热气体,使气体热膨胀产生推力。科学家预测,这种运载工具有效载荷可提高到15%以上。目前美、俄等国已经提出制造激光飞船的计划,到2015年将可推进数百公斤的小型飞船并送到太空。

核能推进,利用核反应产生的能量加热工质或产生等离子体高速喷射产生推力。这相当于在飞行器上搞一个小的核反应堆。这项技术只有解决污染问题才可得到应用,目前尚在论证当中。

光压推进,利用这种技术的飞行器就像一艘帆船,把太阳光或其他粒子流照射到帆板上,根据光帆两面的压差产生推力。国外不久前发射的光帆飞船,装有8个太阳帆板,能以不同方向反射太阳光,乘光前进。虽然发射没有最终成功,但已经迈出了可喜的一步。

反物质推进,现今推进技术最高推进速度约为每秒20公里,无法实现恒星际飞行。反物质推进的飞行器将有可能达到光速。其原理是,带电粒子在强电场作用下,喷射速度接近光速。利用其产生的推力推进,科学家们初步估算,一艘质量为1000千克的飞船加速到0.1倍光速,需9千克的反物质“燃料”。现在科学家们正在研究反物质如何生产和储存。这种技术难度很高,然而一旦成功将是一次革命。