央视官宣30马赫风洞，驱动功率是三峡的75%，太耗电？

根据央媒报道，中国研究团队建成了JF-22高超声速风洞，技术完全是独创的，气流速度可以达到30倍音速，可以复现在40到100公里的高空中，以每秒10公里飞行的条件。

研究人员韩桂来评价说：

我国JF-22至少领先了欧美20-30年。

JF-22将会助力我国新型天地往返飞行器、高超音速飞机、高超音速飞行器的研发，比如：腾云工程、空天飞机，新一代高超音速导弹。

不过，也有网友在讨论，JF-22风洞瞬时功率达到了15000兆瓦，是三峡的75%，那这个大国重器能回本吗？

事实上，如果从国家科技整体的发展而言，JF-22风洞不仅能回本，还能带来诸多收益，那这究竟是咋回事呢？

风洞是什么？

风洞，用一句话总结就是：在地面造一个“天空”，模拟飞行器在空中高速飞行时，周围气流、环境以及可能出现的情况，并且判断飞行器的气动外形设计是否合理。在风洞领域，有一句话：

一代风洞技术决定一代飞行器的研制水平，同时代表着一个国家的科研实力。

这其实说明了风洞是一个国家重要的战略资源。无论是歼-20、C919、神舟飞船，还是东风-17，东风-21等新一代导弹，都需要制作相应的缩比模型，在风洞里进行上万次的反复测试。所以，飞行器说白了都是在风洞里吹出来的。

为何风洞如此耗能？

放眼全世界，性能优良的风洞，几乎只有大国才搞，尤其是激波风洞，拥有这种风洞的国家用一只手就能数过来，这是因为这种风洞的消耗太大了，无论是研发，还是在后期运营阶段。

那什么是激波风洞呢？

首先，我们要搞懂啥是激波？

我国两“两弹一星”功勋院士曾经专门科普过“激波”，

无论是爆竹爆炸，还是发射大炮，在我们听到“拍”或者“轰”的一声时，假如空气密度的疏密是眼睛看得见的话，我们就会看见一个密度很大的空气层从我们身上掠过去。 这时如果把空气里的压强分布用曲面表示出来，在那个密度大的气层里，这个面就像个小山峰一样。要是用照相的方法把它照下来，照片上就呈现为一条黑线。

从炮弹尖端所发出的两条黑斜线就是激波。

如果要总结一下，其实所激波就是“趁气体分子不注意瞬间把他们堆到了一起”的一种物理现象。

至于激波风洞，说白了就是先利用激波压缩实验气体，再利用定常膨胀方法产生高超音速实验气流的风洞。

一般来说有两种实现激波黑洞的方法：加热轻气体和活塞驱动。

其中，美国LENS系列风洞和苏联U-12风洞采用的就是：加热轻气体；而中国JF-8A风洞和日本HIEST风洞采用的是：活塞驱动。

后来，我国风洞领域的元老俞鸿儒院士在实验过程中，出现了爆轰现象。爆轰，指的是一种极限燃烧的现象，相当于传播速度是恒定的爆炸，爆轰驱动所产生的能量，远远超过了氢氧燃烧。不过当时全球相关领域的研究人员都在极力避免爆轰，这是因为爆轰非常难控制。

然而俞鸿儒认为，俞鸿儒“爆轰”性能优良，可以好好利用，经过20余年的潜心研究。他带领的团队终于在1998年造出了全球第一座爆轰驱动高焓激波风洞JF-10。

从那之后，我国开始独立走向了“爆轰驱动”的研发之路，这和其他国家的风洞是完全不同的。不仅如此，我国后来又建成了JF-12，这不仅是“爆轰驱动”风洞，同时还是当时唯一一个“复现”风洞。

那么什么是“复现风洞”呢？

在JF-12建成之前，风洞主要是模拟飞行器在太空中的情况。但是高超音速状态下，气流的特性和普通情况下的气流特性会是完全不一样的，尤其是因为飞行器与气体的摩擦，当飞行器温度达到1万度以上，随着速度的提升，温度还会在短时间内快速上升，此时分子会变成原子，甚至是离子，这样情况就变得十分复杂了。

因此，纯粹依靠“模拟”以及超级计算机的配合根本不够。因此，这时候就需要复现，说白了就是实现“天上飞是什么样，在风洞里就得是什么样”的要求，这也对风洞的建造要求提出了更大的要求。

那我国的JF-22风洞到底是什么水平呢？

之前的JF-12，已经是世界领先水平。衡量一个风洞的性能指标主要有两个，一个是有效实验时间，一个“焓值”，指的是空气中含有的总热量。

JF-12能够模拟出5-10倍音速，且有效实验时间可以维持在130毫秒；而美国最好的风洞LENS II风洞，能够模拟出5-7倍音速，有效实验时长仅为30毫秒；而日本建设的国际上最大自由活塞激波风洞（HIEST）有效有效实验时长更少，只有2毫秒。

而JF-22性能就更强大了，它能够复现相当于40到100千米高空，约30倍声速（10.2千米/秒）的飞行条件。

那JF-22能回本吗？

想要实现这样的复现条件，所需要的能耗自然不可能低。在众多的风洞类型中，脉冲型激波风洞已经是最具性价比的，如果采用连续下吹式大型高超声速高焓风洞，那几乎没有国家可以承受。脉冲型激波风洞具有可模拟的试验气流总温高、马赫数范围广、运行成本低等优点。

然而即便使用脉冲型激波风洞，JF-12有效驱动功率也达到了3000兆瓦，超过了葛洲坝的装机容量（2700兆瓦）。至于JF-22，由于性能是JF-12近十倍，有效驱动功率也更高，达到了15000兆瓦，而相当于三峡装机容量（20000兆瓦）的75%。

一般来说，风洞每一次实验的时间都非常短，小于一秒。不过，一个飞行器在风洞里的试验也达到万次以上。JF-22有效实验时长并没有公布，我们就按照JF-12的130毫秒预估，那么也达到了1300秒，那就需要消耗541万度电，而由于实验大多都是在夜晚进行，用波谷的民用电，一般成本是0.3元一度电，也就是162.5万人民币；如果我们按照工业用电来计算，就按照最高的1.8元一度电的标准，那成本就是975万。

看起来非常贵，但客观地说，这真的是一笔很划算的买卖。为什么我会这么说呢？

我们要知道，没有风洞的话，我们的科研人员不能在研究阶段，依靠缩比模型来进行模拟或者复现。那要咋办呢？

如果是飞机，那就得等到飞机造出来之后，让飞行员开着飞机去试。如果失败了，飞机很可能会解体，飞行员可能会牺牲，仅仅是飞机的造价就远超过风洞试验的成本，更不要说宝贵的飞行员的生命了。

根据央视的报道，JF-22主要针对的是天地往返系统，也就是腾云工程、空天飞机，应该还有一代的航天器，比如：登月、登火星的飞船，新一代高超音速导弹，也就是比如东风-17、东风-27更新一代的导弹。

无论是航天飞行器，还是新一代高超音速导弹，这些造价都不菲，之前就有人爆料过，一艘神舟飞船达到了8.5亿美元，而新一代的飞船，可以乘坐7个人，规模要比神舟大，意味着造价也会更高。做风洞实验的成本相比飞船造价，几乎可以说是不值一提。

所以，某种程度来说，风洞的意义正是在于节省我国新一代飞行的成本。根据央视报道，研究人员姜宗林就曾表示：

JF-22风洞的目标是助力天地往返系统，若成功可以把卫星和航天器发射费用减掉90%。

所以，仅从风洞项目来看，似乎是不赚钱的，但是如果从我国新一代航天研发的总成本来说，JF-22风洞大大降低研发成本，所以这其实是赚的。

我们都知道，我国高超音速技术独步全球，这当中有科研人员的不懈努力，也不能忽略正是我们拥有了性能优异的风洞。

就拿美国来说，他们在研究高超音速武器的进度很慢，就有不少美国的军事专家指出，这和美国风洞资源精确，风洞技术跟不上有直接关系。美国国防部甚至在之前发布过一个奇葩的要求，让研发团队尽可能少地使用风洞资源，用实际测试来替代。

所以，风洞带来的这种国防技术进步的收益，是没办法用金钱来衡量。这让我国具有了不对称作战的优势，东风-17，东风-21以及鹰击-21等高超音速导弹的存在，让美国的航母不敢轻易靠近，守护了我国国土安全。