计算机仿真无法超越风洞试验，JF-22领先世界20年，美国真的落后了

中国风洞没有超越美国的时候，美媒称中方的高超音速飞行器将落后美国一个世纪；当中方JF-12和JF-22激波风洞取得成功，成为世界上最先进的风洞之后。美媒开始酸了，声称使用超级计算机模拟仿真，也可以媲美中国先进的风洞技术。那么，真的可以吗？         

先说结论，无论多么先进的计算机，多么厉害的科学家，现阶段都无法使用计算机来代替风洞试验，所谓的“数字风洞”目前还是一个概念，处于尝试阶段，真正代替风洞，还需要很长一段时间才能实现。

• 中国风洞领跑世界

首先，中国JF-12 复现风洞和JF-22 超高速风洞组合起来，使我国成为高超声速领域唯一具备覆盖全部“飞行走廊”实验能力的国家。最近，央视也详细地走进了JF-22内部，细致地展示了其整合和细节，央视总结道：

JF-12复现风洞和JF-22超高速风洞可分别实现每秒1.5-3km和每秒3-10km的实验条件，两者共同构成覆盖马赫数5-25、飞行高度25-90km的气动实验平台。那么具体先进在哪里呢？第一，从直径上看，JF-22的流场可以达到2.5米，而国外只有1.5米，意味着中方可以放置更大的实验飞行器。第二，马赫数为10的时候，JF-22可以维持40毫秒，而国外连一半时间都不到，另外数据检测精度也更高；第三，JF-22 总温高、总压高、性能高，目前世界上没有其它风洞可以相比。

其实，中方宣传的时候还是保守了一些，JF-22 最高可以达到33马赫，时间维持上100毫秒不存在问题。美国1994年建成的HYPULSE风洞据称可以达到5—25马赫，最高据称可达30马赫，还有“国家高能激波风洞”（LENS），速度也可达7—22马赫，但是与中方的JF-12和JF-22除了在试验时间非常短，实验流场小无法满足具有化学反应流动特征的气动性能试验需求。

中方的JF-12和JF-22使用的“正向爆轰”和“反向爆轰”技术，改变了国际上主流的机械压缩模式，采用化学模式，耗电量很小。其他还有高温条件下的测量精度等等，都是美国等无法突破的，因为早年放弃，现在想要追平还要从几十年前的方向重新出发。总之在风洞技术上，中国已经领跑世界20多年了，在高超音速飞行器领域的颠覆性进展与其密不可分。

• 计算模拟与风洞实验相辅相成

计算机模拟实际上主要是指，计算流体力学（CFD），但是其无法实现普适湍流模型。著名理论物理学家海森堡去世前就说，他要去问问上帝两个问题：相对论和湍流。即便CFD分析之后也需要进行模型验证，不能拿着计算报告就去造飞机吧？有钱的可以造一大堆等比例飞行器，在真实环境下，去挨个试验。而实际还是通过缩写比例在风洞中进行试验，配合CFD进行分析。

其实，风洞试验是获取飞行器设计所需关键气动数据的主要途径之一。在现代航空航天飞行器设计中，大部分的飞行器空气动力学问题是通过风洞试验的方法得到解决。虽然计算空气动力学的飞速发展以及在飞行器设计中的广泛运用正在逐步代替部分风洞试验，但后者仍是飞行器各种型号研制过程中的重要环节。计算空气动力学的快速发展和在飞行器设计中的广泛应用虽然能够减轻飞行器风洞试验的工作量，提高飞行器设计水平、缩短飞行器研制周期、减少飞行器研制风险，但对于复杂的气流流动现象，常规的数值模拟仍然难以得到准确的结果。

风洞试验仍然是对飞行器气流流场的真实物理模拟，其试验结果的可靠性与真实性是常规的计算机数值模拟无法替代的，因而是飞行器各种型号研制过程中的重要环节。两者相辅相成，共同促进飞行器研发进程。实际上，实施计算模拟，首先需要一个物理模型，这正是风洞要干的事情。也就是说，计算机模拟仿真需要风洞试验以及自由飞模型等试验的数据来建立模型，而两者有机结合，才能发挥最大作用。

• 总结：

物理学本质上是实验科学，流体力学作为物理学的一支，终归是实验出来的，无论理论多美好，计算多完美，没有实验是无法验证的。理论的发展离不开试验数据的积累，风洞实验在流体力学研究领域有着不可替代的价值。也就是说，外媒所谓的“数字风洞”超越中方，根本无从谈起。其实，承认别人优秀，真的不难！