高超音速空氣動力學(xué)的案例
誰還敢說中國航發(fā)落后？5馬赫發(fā)動機呼之欲出，美：改變游戲規(guī)則
放眼全球，如今真正在高超音速領(lǐng)域取得革命性進展的，按照美媒的說法，僅有中國一家。美國已經(jīng)多次確認，盡管已經(jīng)將研究高超音速武器的經(jīng)費增加2倍，但美軍不會在2023年之前接裝這種武器。而反觀中國，早已經(jīng)在2017年開始在東風(fēng)-17彈道導(dǎo)彈上裝備先進的滑翔彈頭。
這意味著美軍的研究已經(jīng)落后中國至少5年，然而這還不是最重要的，更讓他們有危機感的是，中國高超音速發(fā)動機也借力發(fā)揮，走在了世界前面。
根據(jù)美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站5月4日報道稱，超音速燃燒沖壓噴氣發(fā)動機是一項改變游戲規(guī)則的技術(shù)，如果一切進展順利的話，未來它將不可避免的取代現(xiàn)有的噴氣式發(fā)動機，讓人類飛行提速，至少能達到5馬赫的量級。
那么什么是超音速燃燒沖壓噴氣發(fā)動機？它是一種讓空氣以超過聲速的速度流過的空氣噴氣發(fā)動機。而通過向前運動將氣流壓縮到亞音速的傳統(tǒng)沖壓式噴氣發(fā)動機遠遠達不到前者的效果。
由于中國在高超音速空氣動力學(xué)上已經(jīng)取得了領(lǐng)先地位，因此，這種創(chuàng)新技術(shù)將很快投入到實際中去，按照美媒的推測，第一臺渦輪火箭組合循環(huán)發(fā)動機很有可能會運用到我國下一代大推力火箭上，其衍生型很可能會在WS-118發(fā)動機上做測試。
WS-118是我國未來重型運輸機的預(yù)備動力，超音速燃燒沖壓噴氣發(fā)動機將使得遠程高超音速飛行器的生產(chǎn)變得更可行。
如果這種新概念動力原型機試驗成功，那么在未來航空航天上，它將引領(lǐng)一場革命，這不亞于人類當年從渦噴發(fā)動機進入到渦扇發(fā)動機時所帶來的影響，美國預(yù)先搶占的萬億美元的發(fā)射市場或被中國分走一大塊蛋糕。
在民用領(lǐng)域，高超音速飛行器的生產(chǎn)將重新定義世界太空發(fā)射市場，美國之前走了幾十年的路或?qū)⒈粡氐锥ㄎ唬袊鴮⒁徊降轿唬瑥穆浜笪恢醚杆俎D(zhuǎn)變?yōu)槌剑屇切┵|(zhì)疑中國航發(fā)落后的人閉嘴。
展開 中國高超音速武器比美厲害在哪：就是這個"啤酒肚"
特朗普任命邁克爾·格里芬擔任國防部副部長，專門主管科研事務(wù)，這是五角大樓第一次設(shè)立專管科研的副部長，而他一上任就表示高超技術(shù)是“第一優(yōu)先”
雖然在宣傳上，俄羅斯更高調(diào)，但讓美國真正感到擔心的，可不是他們
航空技術(shù)突破音障后，一路高歌猛進，直到撞上熱障。飛行速度和高度大體穩(wěn)定在雙三（三倍音速、三萬米高度）就不再增加。另一方面，彈道導(dǎo)彈的速度和高度都要高得多，但基本上只能沿固定的拋物線彈道飛行，只有很有限的變軌能力。這也是彈道導(dǎo)彈防御的基礎(chǔ)：只要探測和確定彈道導(dǎo)彈的初始軌道，就能精確計算整個彈道和目標，并由此精確計算發(fā)射時機、反導(dǎo)彈軌跡和攔截點。高超音速就是要填補雙三和軌道飛行之間的空隙，兼有速度和機動飛行的優(yōu)點。以美國HTV-2為例，釋放速度M20，縱向射程近萬公里，橫向機動距離達到5400公里，使得傳統(tǒng)的導(dǎo)彈預(yù)警和反導(dǎo)彈道計算失去意義。不過這是理論性能，HTV-2的兩次試驗都失敗了。
由于空氣摩擦生熱，高超音速飛行注定只能在3萬米以上的高空實現(xiàn)，不僅環(huán)境溫度低，空氣也稀薄。在通常的大氣層內(nèi)飛行條件下，空氣分子間距忽略不計，空氣動力行為好比波動。但在特別稀薄的高層大氣力，空氣分子的間距不再可忽略。在M5.5-6以上的高超音速飛行的強烈壓縮下，空氣的行為好比波粒二象性，大為復(fù)雜。另外，空氣的熱力學(xué)性質(zhì)與空氣動力學(xué)性質(zhì)互相作用，所以有時候也一并考慮，稱為空氣熱動力學(xué)。
高超音速空氣熱動力學(xué)條件在地面很難模擬，實飛實測又代價很大，所以長期停留在理論研究階段，缺乏實際數(shù)據(jù)的對照和驗證。乘波體在理論上早就提出了，但實際的工程實現(xiàn)很少。僅從這一點來說，“星空2號”就很厲害。
展開 “星空2號”厲害嗎？厲害的！后面還有更厲害的！
不僅格里芬是高超音速狂，美國國會也發(fā)燒了，而且他們的目標明確：中國！俄羅斯只是拉上墊背的。格里芬發(fā)誓要使得美國重新領(lǐng)先，使得中國追趕。但這一切都太空洞，不解答眼下的關(guān)鍵問題：“星空2號”厲害嗎？
特朗普任命邁克爾·格里芬擔任國防部副部長，專門主管科研事務(wù)，這是五角大樓第一次設(shè)立專管科研的副部長，而他一上任就表示高超技術(shù)是“第一優(yōu)先”
雖然在宣傳上，俄羅斯更高調(diào)，但讓美國真正感到擔心的，可不是他們
航空技術(shù)突破音障后，一路高歌猛進，直到撞上熱障。飛行速度和高度大體穩(wěn)定在雙三（三倍音速、三萬米高度）就不再增加。另一方面，彈道導(dǎo)彈的速度和高度都要高得多，但基本上只能沿固定的拋物線彈道飛行，只有很有限的變軌能力。這也是彈道導(dǎo)彈防御的基礎(chǔ)：只要探測和確定彈道導(dǎo)彈的初始軌道，就能精確計算整個彈道和目標，并由此精確計算發(fā)射時機、反導(dǎo)彈軌跡和攔截點。高超音速就是要填補雙三和軌道飛行之間的空隙，兼有速度和機動飛行的優(yōu)點。以美國HTV-2為例，釋放速度M20，縱向射程近萬公里，橫向機動距離達到5400公里，使得傳統(tǒng)的導(dǎo)彈預(yù)警和反導(dǎo)彈道計算失去意義。不過這是理論性能，HTV-2的兩次試驗都失敗了。
由于空氣摩擦生熱，高超音速飛行注定只能在3萬米以上的高空實現(xiàn)，不僅環(huán)境溫度低，空氣也稀薄。在通常的大氣層內(nèi)飛行條件下，空氣分子間距忽略不計，空氣動力行為好比波動。但在特別稀薄的高層大氣力，空氣分子的間距不再可忽略。在M5.5-6以上的高超音速飛行的強烈壓縮下，空氣的行為好比波粒二象性，大為復(fù)雜。另外，空氣的熱力學(xué)性質(zhì)與空氣動力學(xué)性質(zhì)互相作用，所以有時候也一并考慮，稱為空氣熱動力學(xué)。
高超音速空氣熱動力學(xué)條件在地面很難模擬，實飛實測又代價很大，所以長期停留在理論研究階段，缺乏實際數(shù)據(jù)的對照和驗證。
展開 高性能計算(HPC)在CAE仿真中的重要價值（文末有福利）
對于工業(yè)和工程領(lǐng)域的企業(yè)而言，高性能計算在仿真模擬上的實際應(yīng)用不僅降低了物理原型和實驗的數(shù)量和成本，而且還提高了設(shè)計質(zhì)量和效率，提升了企業(yè)解決復(fù)雜技術(shù)難題的手段和能力，最終通過縮短新產(chǎn)品上市時間并加快新產(chǎn)品推出種類，增強企業(yè)在相關(guān)行業(yè)內(nèi)的國內(nèi)國際競爭力水平。
HPC分析公司Hyperion Research在國際超級計算大會（ISC）上宣布半年度HPC市場的變化，將其五年行業(yè)預(yù)測改為2023年達到440億美元（390億歐元） ，高于此前預(yù)測的390億美元（350億歐元）。
在其中，工業(yè)仿真和人工智能是HPC細分市場中增長速度是最快的，這證明人們在科技發(fā)展創(chuàng)新上對HPC的重用。在商業(yè)用途中，越來越多的企業(yè)使用HPC進行可擴展并行處理、快速數(shù)據(jù)遷移、超大內(nèi)存系統(tǒng)和其他HPC功能等，還有高度數(shù)據(jù)密集的AI / ML / DL工作負載來進行仿真和分析。
工業(yè)發(fā)展對HPC有大量的需求
最早使用高性能計算機的航天領(lǐng)域，有大量的問題需要超算的支持。例如高超音速飛行器外形空氣動力學(xué)設(shè)計和分析、飛行器氣動熱、結(jié)構(gòu)耦合分析、不同載荷條件下推進劑行為模擬、火箭電磁兼容性分析等都需要大規(guī)模的計算和仿真。
同時，高性能計算在數(shù)值風(fēng)洞、氣動氣彈、結(jié)構(gòu)強度、載荷疲勞等方面有大量的應(yīng)用，進行民用飛機、軍用飛機和通用飛機的組件、部件、全機的計算、分析、研究和模擬等。
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