获奖项目：复现高超声速飞行条件的激波风洞实验技术

主要完成人：姜宗林（中国科学院力学研究所)，赵伟（中国科学院力学研究所)，刘云峰（中国科学院力学研究所)，王春（中国科学院力学研究所)，李进平（中国科学院力学研究所)，俞鸿儒（中国科学院力学研究所)

推荐单位：中国科学院

获奖等级：国家技术发明奖二等奖

项目简介：

进入超声速飞行时代后，空天高超声速飞行成为国际航空航天领域的必然研发趋势，将对人类社会发展、国际战略格局转变和航空航天工业技术提升产生革命性影响。我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》把“空天技术”列为八个重点领域之一。

先进风洞一直是新型飞行器研制的主要手段，一代风洞决定一代飞行器的研发水平，代表一个国家的战略发展实力。高超声速流动独有的热化学反应机制超出了经典气体动力学的理论范畴，颠覆了传统风洞实验相似模拟准则，要求发展能够复现飞行条件的风洞实验技术。高超声速60年研发步履维艰，缺乏复现风洞实验技术是气动领域研究的瓶颈，表现为风洞驱动能力弱、流场尺度小、实验时间短、测量精度低。

研究团队经过多年的研究和积淀，提出了系统的爆轰驱动激波风洞理论，发明了体系完整的复现风洞实验技术。2008年，在财政部“国家重大科研装备研制”项目支持下，复现高超声速飞行条件激波风洞（JF12）开始建设，2012年建成国际首座复现高超声速飞行条件激波风洞，同时实现了“复现气流总温和总压”、“产生纯净实验气体”、“基本满足试验时间需求”和“全尺寸或接近全尺寸模型试验”等四项关键技术指标，整体性能国际领先。中国空气动力学会专家鉴定认为，JF12实现风洞实验状态从“模拟”到“复现”的跨越，攻克了60年来久攻未破的世界难题，代表了国际高超声速风洞技术的领先水平，是世界上首次发明，对于新世纪宇航技术发展具有开创性影响。

2014年，姜宗林受邀AIAA SciTech 2014国际会议上报告复现高超声速飞行条件激波风洞的理论与技术。2013-2015年，美国国防部提交国会的年度报告中连续三年重点关注并写道：中科院力学所开展宇航等领域的科技创新和高技术集成，研制了JF12超大型高超声速风洞，能够复现马赫数5-9飞行条件，将支撑中国宇航领域民用与军用部门的研发。

2008年，《美国宇航》（Aerospace America）国际进展综述以“先进高超声速装备”为题介绍力学所爆轰驱动技术的三项重要进展。2015年，该刊年度进展综述报道，力学所完成高达马赫9、实验段直径3.5m的JF12风洞校准，热流测量与模拟技术给出了外部气体流动和超声速燃烧的精确结果。该刊同期评价了JF12风洞开展的发动机实验，认为复现飞行条件的实验数据对研究燃烧、超声速流动和激波动力学耦合具有基础性意义。

燃烧学专家、美国普林斯顿大学Ju教授评价该设备具有独特的超燃试验能力，可以减少燃烧试验中气体污染带来的结果不确定性，为燃烧基础研究和宇航工程提供更可靠的数据。第31届国际激波大会主席Sasoh教授评价该风洞的最大特点是实验时间飞跃性增长。

2014年，JF12激波风洞被中国力学学会授予首届中国力学科学进步奖一等奖（唯一）。2016年2月，美国航空航天学会授予姜宗林2016年度AIAA Ground Testing Award（地面试验奖），以表彰其创新地面试验技术、引领激波风洞发展的成就；这是该国际奖项设立40余年来亚洲科学家首次获奖。

JF12复现风洞已成功应用于两个国家重大专项和航天部门多个型号的重大和特种试验，对专项关键技术突破、新型号研发和气动规律认知发挥了不可替代的关键作用，在推动我国高超声速技术发展和避免飞行试验风险方面产生了重大社会效益。

重大特种实验现场(总装、二炮、航天科技集团参试人员合影)

JF12全景图 

设备安装现场(60m 真空段、实验段、喷管系统安装的中心误差 小于2mm，210m 主管体系统安装的中心误差小于3mm，同时要求整体运动自如)	风洞设计局部图（高超声速喷管，直径2.5m，长15m，全部设计由研究团队独自完成，甚至包括特种法兰、螺钉）