&p&说个我当初感觉很很震惊很难以接受的。&/p&&p&有一段下面形状的管子：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-f3dfbd4076c1_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&475& data-rawheight=&201& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-20c81d69f5f9ab7aaecbe_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&475& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-f3dfbd4076c1_r.jpg&&&/figure&&p&从左往右吹气，空气会加速。这是显而易见的。&/p&&p&而且吹得越用力，右端出来的气体速度越快，这也是容易想象的。&/p&&p&假如你足够能吹，右端跑出来的气体是否无限快呢？&/p&&p&No，不管你多能吹，从右端出来的气体最多到达音速。这时候，你再继续加大力气吹，就算把自己吹炸了，右端出口跑出来的气体速度依旧保持音速。&/p&&p&假如，在右端出口处再接一个管子的话：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-428aaa1bb9fff2b1397febe5d90d41da_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&713& data-rawheight=&240& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-d1c656f880f7a5acd7db9f8a5ae97261_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&713& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-428aaa1bb9fff2b1397febe5d90d41da_r.jpg&&&/figure&&p&气体在管1里面是加速的，加速完毕后，进入管2之后，速度怎么变呢？&/p&&p&答案是，进入管2之后，空气继续加速。以超音速从管2右端喷出。&/p&&p&总结：空气进入渐缩管1后加速，刚好到出管1的地方变成音速，进入渐扩管2后又继续加速。刚刚学这里的时候的确很震惊。&/p&&p&不过看到数学证明之后，觉得恍然大悟，数学证明很简单，联立质量守恒和动量守恒即可求解，证明过程放在文末。&/p&&p&==============&/p&&p&上图中，两个管子对接起来组合成的东东叫拉法尔喷管，是瑞典工程师拉法尔在1882年发明的一个能够产生超音速流动的装置。&/p&&p&更加令人震惊的东西是：整个航空航天工业（的动力学部分），全都建立在拉法尔喷管基础之上。&/p&&p&1，火箭发动机&/p&&p&火箭的核心动力部件就是喷管，喷管尾部产生超音速气流，把工质喷出去，获得推力。为了产生超音速气流，需要保证喷管入口端（上图当中吹气的地方）压力到达临界值。因此，就得加一个燃烧室，把燃料燃烧产生高压气体。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-b4a3cba5ae3cc_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&3005& data-rawheight=&1960& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-8f320b6dfdb2fe21769ea_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&3005& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-b4a3cba5ae3cc_r.jpg&&&figcaption&画圈的地方是个喷管&/figcaption&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-65f0ef620da2_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&468& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-20ee1a332a46c6f6d3965_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-65f0ef620da2_r.jpg&&&figcaption&来源见水印&/figcaption&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-ac411229eac2808ff7fcc7c_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&950& data-rawheight=&1267& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-67e5bf59b6fc9675270bda65ec627c49_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&950& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-ac411229eac2808ff7fcc7c_r.jpg&&&figcaption&实物图整体像一个喷管&/figcaption&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-fdcac99eea36_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&792& data-rawheight=&512& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-4cd391e4f2ad6e66f1c1d6_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&792& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-fdcac99eea36_r.jpg&&&figcaption&大型运载火箭都是很多个发动机组成&/figcaption&&/figure&&p&上图是实物图，可以很明显看到喷管结构。再补充一个示意图：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-afae0a612c24e17f2aabd7c_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&351& data-rawheight=&457& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-33b229b431734add194dad6_b.jpg& class=&content_image& width=&351&&&/figure&&p&也就是说，火箭发动机的核心动力装置其实就是在喷管的基础上进行改造的。&/p&&p&2，涡喷发动机&/p&&p&虽然，航空发动机是一个及其复杂的存在，但它其实也是一个喷管。&/p&&p&跟火箭发动机一样，为了保证喷管进口端压力足够，需要烧燃料，所以得有一个燃烧室。&/p&&p&燃料燃烧需要空气，为了保证燃烧够猛，需要在燃烧室前面加一个涡轮增压装置，以便于产生高压空气，供燃料燃烧。这个涡轮增压装置就是压气机。PS：买汽车的时候，销售会告诉你这车是涡轮增压还是自然进气。跟这个是一个道理，为了保证燃烧够猛，提供更强的动力，需要提供高压空气。所以，同样排量的汽车，烧同样多的汽油，涡轮增压动力更强劲。当然了，价格也更贵一些。&/p&&p&既然有了压气机，那压气机转动得需要能量，能量从哪里来呢？就从燃烧过后的气体中拿出一部分来用于吹动一个涡轮转动，涡轮转动后带动压气机工作。&/p&&p&所以，涡喷发动机就是在喷管里加上压气机和燃烧室以及涡轮。示意图如下：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e7af30aa5e43d0aebc5249_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&561& data-rawheight=&258& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-d8cf87ce1895ddc2ab9a0fdeda58c929_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&561& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e7af30aa5e43d0aebc5249_r.jpg&&&/figure&&p&可以看出来，画黑框的地方就是个喷管。&/p&&p&3，（超燃/亚染）冲压发动机&/p&&p&我们可以想象一下，假如飞机飞得足够快，将会导致空气撞上发动机之后迅速减速，减速就会导致压力升得足够高。此时，即使不用压气机，也能保证喷管入口处的气体压力足够高。所以，压气机不需要了，既然压气机不需要，那涡轮也不需要了。&/p&&p&这种发动机叫冲压发动机。就是飞机“&b&冲&/b&”得速度足够快，使得喷管前方空气“&b&压&/b&”力足够高的发动机。&/p&&p&没有了压气机和涡轮的发动机就只剩了一个喷管了。是的，飞得超级快的飞行器外面挂的就是一个喷管。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-53cc27f390a620d6ee4add6c3a88a8cf_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&593& data-rawheight=&254& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-ffcbcc274ccff0ec80ef24_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&593& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-53cc27f390a620d6ee4add6c3a88a8cf_r.jpg&&&/figure&&p&上图是超燃冲压发动机，整体来看，左边部分渐缩管，右边部分渐扩管。说白了就是一个喷管。但跟喷管不一样的地方在于，中间最细的那一部分拉长了，这一段叫隔离区，是为了防止燃烧室的一些波动影响上游。&/p&&p&亚燃冲压发动机就不用考虑燃烧室的波动影响上游，所以，亚燃冲压发动机的原理图中，没有上图中的隔离区，脑补之后就可以知道，那东西就是一个喷管。&/p&&p&4，超音速风洞&/p&&p&说完天上飞的，再来说说地面试验设备。为了测试飞行器外形能否满足飞行要求，需要做一个缩比模型放在超音速气流中吹一吹，即风洞试验。产生超音速流动的设备就是风洞。&/p&&p&风洞就是喷管。&/p&&p&为了保证喷管前方有足够的压力。需要在上游加一个高压罐，作用同发动机上的压气机。&/p&&p&高压罐里出来的气体进入喷管之前先升温，需要一个加热装置，作用同发动机上的燃烧室。&/p&&p&加热后的高压气体进入喷管，形成超音速流动。&/p&&p&风洞原理图如下：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-38e869c74ffdfd4aba11ab235c0a350d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&927& data-rawheight=&256& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-4cbb502c30d96d3b4bb45_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&927& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-38e869c74ffdfd4aba11ab235c0a350d_r.jpg&&&/figure&&p&上图中高压罐和喷管之间的管道上有加热装置。高压罐、管道、加热装置、喷管，这四者其实是拉长了的航空发动机。&/p&&p&总结：没有拉法尔喷管，就没有现代航空航天。&/p&&p&瞻仰一下：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-af5f1fda233_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&417& data-rawheight=&597& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-aefce9f8ed5a56e3850495_b.jpg& class=&content_image& width=&417&&&figcaption&来源百度百科&/figcaption&&/figure&&p&========================&/p&&p&空气进入渐缩管会加速，这个好理解。&/p&&p&不管多大力气吹，最后出口处竟然刚好一倍音速？&/p&&p&再接一个渐扩管不应该减速吗？为毛还要继续加速？&/p&&p&接下来就是数学证明时间。没事的可以散了。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-04a32b1efca4ac58822b8_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&769& data-rawheight=&497& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-9ece5bc42bcb866c4f732df_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&769& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-04a32b1efca4ac58822b8_r.jpg&&&/figure&&p&上面两个式子，第一个是质量守恒，即1秒内吹进去的空气质量为m，不管密度速度或者管子横截面积怎么变化，这团气体的质量永远保持m。&/p&&p&第二个式子是关于动量的。&/p&&p&然后对这两个式子进行加工。&/p&&p&第一个式子两端求微分。&/p&&p&第二个式子消去时间项，整理之后，每一项再同时除以 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Crho& alt=&\rho& eeimg=&1&& 。&/p&&p&得到：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-400f2e0c7c4b195f03da_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&561& data-rawheight=&374& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-ec4f618edf8_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&561& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-400f2e0c7c4b195f03da_r.jpg&&&/figure&&p&下面，再联立一个音速定义式。&/p&&p&音速是什么呢？音速表征的是气体被压缩后，在弹力的作用下弹开，逃跑的速度。所以，音速的定义式是：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=c%3D%5Csqrt%7B%5Cfrac%7B%5CDelta+p%7D%7B%5CDelta+%5Crho%7D%7D& alt=&c=\sqrt{\frac{\Delta p}{\Delta \rho}}& eeimg=&1&&&/p&&p&你可能又要问我了，音速为什么这么定义，如果是外行，真没必要了解怎么推导。说一下音速推导的大概思路。还记得高中学机械波吗，把一团空气当作一个弹簧振子，写出波动方程，有了波动方程，就可以知道机械波传播的速度。上面音速的表达式就是这么来的。&/p&&p&再结合马赫数的定义：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=M%3D%5Cfrac%7Bv%7D%7Bc%7D& alt=&M=\frac{v}{c}& eeimg=&1&&&/p&&p&M为马赫数，即气流速度除以音速。马赫数小于1，为亚音速。马赫数等于1，为音速。马赫数大于1，为超音速。&/p&&p&综上，可得到：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%EF%BC%88M%5E%7B2%7D-1%EF%BC%89%5Cfrac%7B%5CDelta+v%7D%7Bv%7D%3D%5Cfrac%7B%5CDelta+S%7D%7BS%7D& alt=&（M^{2}-1）\frac{\Delta v}{v}=\frac{\Delta S}{S}& eeimg=&1&&&/p&&p&证明1：向渐缩管吹气，气流会加速？&/p&&p&空气从你嘴里出来，是亚音速，马赫数小于1，所以， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=M%5E%7B2%7D-1& alt=&M^{2}-1& eeimg=&1&& 小于0。&/p&&p&且，管子横截面积逐渐变小，所以 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5CDelta+S& alt=&\Delta S& eeimg=&1&& 小于0。&/p&&p&所以 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5CDelta+v& alt=&\Delta v& eeimg=&1&& 大于0，即速度是增加的。&/p&&p&证明2：向渐缩管吹气，尾端出口处正好是音速？&/p&&p&利用反证法从逻辑上证明。&/p&&p&假如，空气是亚音速流动，那么就继续加速（证明1中的情况）&/p&&p&假如，空气已经变成超音速流动了，由公式可知，空气将减速。&/p&&p&假如，空气一直保持音速流动？由那个公式可知，面积在变，速度必须変，此情况不可能发生。&/p&&p&综上，空气在渐缩管中，必须一直加速，且在尾端出口处变成音速。&/p&&p&证明3：空气进入渐扩管，为什么还要加速？&/p&&p&因为空气从第一个管子出来之后已经到达音速了，结合那个公式，可知，此时速度变化同面积变化趋势相同，渐扩管中，面积不断变大，速度也不断变大。所以，气流继续加速。&/p&&p&总结：在渐缩管中一直加速，到达交界处速度到达音速，进入渐扩管，速度继续增加。&/p&&p&=============&/p&&p&更个新：&/p&&p&评论区脑洞开得挺大，好几个人说，能不能把好几个喷管串联起来。我来解释一下。&/p&&p&首先，喷管不能串联。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-1e5fd72e615cda_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1059& data-rawheight=&318& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-e9ca7d0c2ed7ed8ea0d9dc3d_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1059& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-1e5fd72e615cda_r.jpg&&&/figure&&p&亚音速气流进入左边第一个喷管之后，变成了超音速，超音速流进入下一个喷管的渐缩管，根据前面的公式可知，超音速流动进入渐缩管会减速。学名叫“chocking”。&/p&&p&不过这个思路还是蛮好的，竟然想到了串联。如果串联，就只能串联渐扩管，渐扩管学名叫膨胀管：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-eb05e4f8ccced_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&819& data-rawheight=&352& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-fd9ea8eea56242_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&819& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-eb05e4f8ccced_r.jpg&&&/figure&&p&从喷管喷出的超音速气流进入膨胀管之后，会进一步加速。美国NASA有一个风洞，叫HYPULSE，就是利用这种串联思路。这个风洞能提供25倍音速的流场。（声称是25倍，其实能到28甚至30）。&/p&&p&再啰嗦一句，就算串联一百个膨胀管，都不能到光速，因为违反相对论中光速不可到达。&/p&&p&根据能量守恒定律，这团气体虽然速度（动能）高了，相应的，内能和压能就会降低，所以，后面，空气温度就太低了，会有些东西凝结。而且压力也变得太低，远远小于外界环境压力，使流动不再持续。&/p&
说个我当初感觉很很震惊很难以接受的。有一段下面形状的管子：从左往右吹气，空气会加速。这是显而易见的。而且吹得越用力，右端出来的气体速度越快，这也是容易想象的。假如你足够能吹，右端跑出来的气体是否无限快呢？No，不管你多能吹，从右端出来的气体…
&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-68be11e57d83bfd6de39d083c4a7b3f3_b.jpg& data-rawwidth=&3977& data-rawheight=&2825& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&3977& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-68be11e57d83bfd6de39d083c4a7b3f3_r.jpg&&&/figure&&p&&b&出品| 网易新闻&/b&&/p&&h2&导读：&/h2&&p&航空发动机最重要的结构是压气机、燃烧室和涡轮，它们共同组成发动机的核心机，发动机的功率输出需要经过空气压缩、油气混合点燃、做功排气三个环节，而现代喷气式发动机之所以研制起来这么难，限制因素第一是控制，第二是材料。&/p&&p&那么，在航发研制上，中国究竟已经走到了哪一步？我们又会在多久后看到使用性的国产民用航发呢？&/p&&p&视频解密：&b&《CJ-1000AX整机装配完成, 中国离造出航空发动机又近一步》&/b&&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/044992& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic2.zhimg.com/v2-d517b5269ce7aaaa7b063d20a96d01f1.jpg& data-lens-id=&044992&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic2.zhimg.com/v2-d517b5269ce7aaaa7b063d20a96d01f1.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/044992&/span&
&p&&b&作为世界上认知度最高的标签，中国制造（Made in China）正寻求战略升级。「了不起的中国制造」专栏，力邀行业权威、资深玩家，呈现他们眼中的中国创新之路。&/b&&/p&&p&&b&投稿请联系newsresearch_，稿件一经刊用，将提供千字800元的稿酬。&/b&&/p&&hr&&p&欢迎关注《了不起的中国制造》官方微博&/p&&p&欢迎关注《了不起的中国制造》网易号&/p&
出品| 网易新闻导读：航空发动机最重要的结构是压气机、燃烧室和涡轮，它们共同组成发动机的核心机，发动机的功率输出需要经过空气压缩、油气混合点燃、做功排气三个环节，而现代喷气式发动机之所以研制起来这么难，限制因素第一是控制，第二是材料。那么，…
说说学Aerospace Engineering的一些建议&br&&br&第一档次：MIT，Caltech，Standford&br&这三个是真正的名校+航空强校，属于自己有机会能去去一定要尝试。相比来说MIT和Caltech都保证Graduate全部有funding，需要成绩非常优秀+碰巧有导师对你感兴趣，更难进；Stanford的MS项目相比之下微水，而且招生量过大，即使成绩优秀也不一定能转PhD，这是一个扣分项。PhD这点对于去美国学习AE非常重要，下面会有介绍&br&&br&缺点也有，就是私立学校系的规模小，做的研究的方向很大程度上取决于系里当时有什么老板，做的方向有时略阳春白雪&br&&br&第二档次：Gatech, Umich&br&这两家也是名校+航空强校。Gatech最大的优势是大，作为全美数一数二的方向齐全的航空学院，Gatech的规模保证了在各个方向上都有一定实力，同时Gatech又是全美三大直升机中心之一。缺点和S大类似，MS招生规模太大，有可能白交两年学费拿个MS学位&br&Umich相对更接近私立校，规模较小，教育质量精良，MS转PhD几率较高&br&&br&介于二档和三档间的特殊分类 I（不代表这些学校实力完全接近）：UIUC, Purdue, Maryland, Penn State, RPI，Colorado，TAMU，UT Austin&br&前两所在国内非常有名，不多介绍了。优点，在航空领域研究水平很高，缺点，学校在美国的声誉不及上面几所，在业界虽然声誉很好，但MS招生规模实在太大，发AD狂魔，PhD招生规模相比之下太小，中国学生有逐渐沦为研究生院ATM机的趋势&br&&br&中间三校则是直升机方面的领军学校。Maryland和Penn State是另外两所全美直升机中心，如果有机会去这两个学校做直升机相关的研究是很不错的。缺点也类似Purdue和UIUC，学校一般被认为是二档学校，又因为直升机的funding较为敏感，申请全奖的难度并不是大家以为的那么低。早两年Penn State还有人均Funding比较充足，奖学金比例高的优点，但是近几年情况也恶化很快&br&RPI，不错的私立理工大学，当年优秀直升机中心的候选学校之一&br&&br&Colorado，TAMU，UT Austin则都更侧重航天。Colorado几乎是全系偏航天，后两校相对均衡。航天会很难申请到全奖，即使申请到，拒签的几率也较大。&br&&br&特殊分类 II ： Princeton, Cornell，UCB&br&公平来说前二校在Engineering上的研究未必强过上述的一些工科向公立大学，但是这两个学校在一些侧重基础理论的研究上水平极高。毕业后有兴趣当Professor的，这两个学校是很好的选项。当然也需要你自身实力很过硬。UCB我也先归类到这一类吧&br&&br&第三档次 OSU，ISU，UW，UCLA……这里基本上把US News上AE系排名前20左右的学校的遗珠放进来就好&br&&br&尽管分了档次，但是能去上述学校刷全奖都非常不易，做的研究也还要看老板，希望在分档这点上不要太介意&br&&br&接下来说说为什么要去美帝学AE，并解释为什么PhD这么重要。&br&&br&如果你的梦想是去601所，611所，没必要，去三航保研／考研，硕士毕业参加工作，安全快捷。&br&&br&如果你的梦想是当一个好的Professor，没跑，楼上绝大多数大学都能提供非常好的研究环境和氛围，锻炼英文写作和交流的能力也非常有必要。这个没啥好多说的，看看国内清北+华东五校现在招教授的标准便知&br&&br&如果你的梦想是希望参与到AE界前沿的领域，那么去美国学AE会是艰苦的旅程。首先，所有的政府部门直属的研究机构都不会接受Non-US Citizen。绝大部分的大型商业公司不会接受没有绿卡的人，你唯一的希望，就是&b&PhD&/b&学位&br&&br&获得PhD学位后，至少有一家大型公司的研究机构会对你敞开大门，就是GE Global Research，他的招人标准一直是US Citizen or PhD。GE开放的人员政策和对Diversity的坚持是很出名的，当然尽管他家的研发中心不限制国籍，但是全美多少外国PhD削尖了脑袋要往这钻&br&&br&除此之外，PhD学位将有助于你获得一些中小型公司的职位，这些公司本身不涉及任何ITAR项目，但是却是国防部，XX部的承包商，承担了很多非常有意思的研究。而在这些公司里亚裔有很好的名声。&br&&br&之后，就是按你自己的人生规划，熬绿卡 or 其他选项&br&&br&最后，去美国学习AE，你必须是一个有道德的人，请不要以任何理由违背基本的学术道德，不管这个理由听起来多么高尚。一个研究者，&b&需要对自己的Sponsor负责。&/b&你的任何一个错误的决定，都会导致上千名同胞的人生轨迹发生巨大的变动
说说学Aerospace Engineering的一些建议 第一档次：MIT，Caltech，Standford 这三个是真正的名校+航空强校，属于自己有机会能去去一定要尝试。相比来说MIT和Caltech都保证Graduate全部有funding，需要成绩非常优秀+碰巧有导师对你感兴趣，更难进；Stanford…
&p&作为一个前航空专业学生，我心中最能代表中国的武器就是他——歼8Ⅱ。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-ac79e5d1482cf6aae6c22e68de2df9df_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&1093& data-rawheight=&721& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1093& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-ac79e5d1482cf6aae6c22e68de2df9df_r.jpg&&&/figure&&p&没错，他确实丑得一比——一点曲线都没有，整个就是一插了翅膀的发动机。&/p&&p&没错，他就是个生不逢时怪胎——明明出生在四代机的时代，自己实际上却是个二代半。&/p&&p&没错，他没有任何拿得出手的战绩——所有的“战绩”就是失事、坠毁、被撞击，永远鼻青脸肿。&/p&&p&没错，他的一生都很憋屈——被嘲笑，被欺骗，被欺凌，永远是打落门牙肚里咽。&/p&&p&&br&&/p&&p&然而即使我们有了J10、有了J20，他却永远是我心中中国空军的NO·1。&/p&&p&因为他是那个年代“有条件要上，没有条件创造条件也要上”，永不认输的精神；是在当年我们只有“1000架歼6”的时候，第一次摆脱仿造苏系战机模板、按自己要求改进设计的尝试。&/p&&p&因为他带着一群短腿近视的7弟、6弟，默默支撑起了从，整整二十年，最困难的二十年的空中国境线。&/p&&p&因为他代表着我们忍辱负重的过往。（图：“和平典范”被美国扣下的机头。）&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-3a28628cdfdd7f496f534e60cfc1cfa8_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&480& data-rawheight=&360& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&480& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-3a28628cdfdd7f496f534e60cfc1cfa8_r.jpg&&&/figure&&p&因为他代表着——祖国就在身后，我们无路可退。（图：81192，王伟。）&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-ca31ae8ae732a1f59cb08f7f8ab53ea2_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&750& data-rawheight=&562& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&750& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-ca31ae8ae732a1f59cb08f7f8ab53ea2_r.jpg&&&/figure&&p&因为他就是过去的我们。&/p&&p&还好我们熬过来了。&/p&&p&当我们为J10、J20、J31欢呼雀跃时，他却在悄悄地离开。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&老兵保重，一路走好。&/b&&/p&&p&&b&愿你的前路，不必再如此沉重。&/b&&/p&&p&&br&&/p&&p&PS：请恕我表达能力有限，说不出那种感觉。&/p&&p&其实啊，每次想到歼8Ⅱ，就仿佛能看见从甲午到今天，一代代不屈抗争的中国人站在他背后呢。&/p&&p&&br&&/p&&p&—————补充—————&/p&&p&感谢大家的点赞和评论。&/p&&p&评论区有不少人说我偏题了，看来我还是没把我的意思讲清楚。我一理科生还是不适合抒情啊。&/p&&p&我理解的“暴力美学”不应该仅仅纯粹的暴力，否则肯定是5000万吨的大伊万碾压一切没二话。（PS:其实核爆火球也挺美的，尤其是高速摄影下的氢弹火球。）&/p&&p&小马哥的暴力美学标志是墨镜风衣香烟和双枪，斯瓦辛格的暴力美学标志是墨镜肌肉摩托和散弹枪。那么让他们交换一下装备，他们的风格会互换吗？——显然不会。骑摩托拿散弹枪的小马哥依然是小马哥，披风衣吗双枪的斯瓦辛格依然是终结者800。&/p&&p&那么究竟是什么决定了一件装备体现出怎样的的暴力美呢？实际上是装备后面那个人。&/p&&p&所以沙漠风暴的M1A1可以代表美国陆军的暴力美，但到了沙特陆军手里，我们只能体会到一股冲天壕气。&/p&&p&&br&&/p&&p&回到我们的主题——什么武器能代表中国的暴力美学？&/p&&p&实际上就是在问——什么武器能体现中国解放军军队/军人的性格？&/p&&p&或者说是——中国这支军队从的历程，究竟给大家留下了怎样的印象？&/p&&p&在我心中是这样的:&/p&&p&1.骨气——你可以打倒我一百次一千次，但你绝不可能让我认输；总有一天我会再站起来，然后打败你。&/p&&p&2.山寨精神——谁做得比我好，我就向谁学习。我的优点要保持，朋友的长处要学习，敌人的优势更要学习。取众人之长，补自己之短。今天我没有的东西，明天我一定会有，并且总有一天我的会比你的更好。&/p&&p&3.踏实务实——虚名不重要，路线不重要，一时的得失成败不重要，唯有百姓每天实实在在的生活最重要。路要自己一步步走，每一步都走踏实了，坚持到底，甜美的收获就会到来。&/p&&p&4.勇于牺牲——义之所在，虽千万人吾往矣。（我想这条不必解释了。）&/p&&p&&br&&/p&&p&具体到歼8Ⅱ身上:&/p&&p&1.从缴获日本的飞机，到买米格15，到仿造歼5，然后空军靠歼6歼7改改改改改拼命死撑，一直撑到我们的军工顶着两大阵营双重封锁搞出自己风格的飞机。所以对1991年入坑的军迷来说，歼8Ⅱ的横空出世是一个划时代的事件，说是黑暗中的曙光也不为过。&/p&&p&2.八十年代的一期《航空知识》是这样评价歼8Ⅱ的:“这代表着中国航空工业第一次摆脱苏式装备思路，学习并结合世界先进理念的尝试。”（大意，非原文）——实际上这就是我们军工第一次尝试用苏系飞机的底子结合美系飞机电子化路线尝试的一个里程碑。&/p&&p&之后中国的航空就一直在走“拿来主义”、取百家之长的路线，走出了自己的中系风格。歼10和歼20都是这一中式路线的产物。&/p&&p&3.我们的航空工业一直都是这么一步步踏踏实干出来的。从买，到国产化，到一步步改进，再到改型，最后按自己的要求设计。挨的骂从没停过，但前进的步伐也从没停下过。&/p&&p&4.牺牲精神，不必解释了吧。&/p&&p&所以，对一个80后军迷、前航空院校学生，有什么比歼8Ⅱ更能代表我心中的“中国的暴力美学”呢？&/p&
作为一个前航空专业学生，我心中最能代表中国的武器就是他——歼8Ⅱ。没错，他确实丑得一比——一点曲线都没有，整个就是一插了翅膀的发动机。没错，他就是个生不逢时怪胎——明明出生在四代机的时代，自己实际上却是个二代半。没错，他没有任何拿得出手的…
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-280f6bd52ef388bbb9aa6_b.jpg& data-rawwidth=&602& data-rawheight=&322& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&602& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-280f6bd52ef388bbb9aa6_r.jpg&&&/figure&&p&SR71黑鸟（1964年首飞）和它的前身A12牛车（1962年首飞）承载了太多人类航空史上的传奇，直到今天还保持着多项世界纪录，它的外形即使在50多年后的今天看也非常科幻就像来自外星。它身上每一个细节都是工程学杰作，在这我只讲一下它的动力普惠J58，&b&涡喷冲压变循环发动机&/b&，这也是人类首次实践应用变循环航发。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-7c907fab38a93d1fb64bda_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&967& data-rawheight=&564& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&967& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-7c907fab38a93d1fb64bda_r.jpg&&&/figure&&h2&涡喷发动机原理&/h2&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-965e98eb07c7e30d800d57b_b.jpg& data-rawwidth=&620& data-rawheight=&466& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&620& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-965e98eb07c7e30d800d57b_r.jpg&&&figcaption&带有加力燃烧室的涡轮喷气发动机结构&/figcaption&&/figure&&p&涡喷发动机是最简单最基础的喷气发动机，工作原理很简单，就是把空气先吸进来，再对其加压，喷油燃烧，用高温高压的气体推动涡轮（此涡轮所做的功来驱动压气机）。再把高速的气体喷出去形成推力。&/p&&h2&冲压发动机&/h2&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-27d89e9eb67_b.jpg& data-rawwidth=&709& data-rawheight=&533& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&709& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-27d89e9eb67_r.jpg&&&figcaption&冲压发动机构型&/figcaption&&/figure&&p&冲压发动机表示不服，我才是最简单的喷气发动机！当飞机在超音速飞行时，进气锥会形成激波，空气被激波剧烈压缩，导致根本不需要经过压气机的压缩就可以直接点燃，再通过收敛扩张超音速喷嘴把燃烧产生的热量转化为动能，形成推力。因为没有压气机的存在，所以也不需要有涡轮机来推动压气机了，这极大幅提高了发动机热机效率，远远超过涡轮喷气发动机。&/p&&p&它的工作前提当然是必须要超音速形成激波，所以要想用冲压发动机做动力，就必须要有额外的动力（比如火箭发动机）来完成静止到超音速的加速，或者由超音速飞行器带它到超音速状态再释放独立飞行。&/p&&p&激波可以被粗分为两种：&/p&&p&正激波（Normal shock wave），气流被剧烈压缩和减速至亚音速，压力骤增。&/p&&p&斜激波（oblique shock），经过斜激波压缩的气流会被减速但依旧是超音速状态。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-73c6e19b8a5c703cb63b1b1d99d9074d_b.jpg& data-rawwidth=&1542& data-rawheight=&1074& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1542& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-73c6e19b8a5c703cb63b1b1d99d9074d_r.jpg&&&figcaption&6种不同的超音速进气道构型&/figcaption&&/figure&&p&以上是几种超音速进气锥构型，其中a是单正激波进气，直接一个正激波暴力的把超音速气流直接压缩成亚音速。总压损失会非常大。b为一个由进气锥拉出的斜激波先把超音速气流一定程度减速压缩成慢一些的超音速气流，再由一个正激波压缩成亚音速气流。&/p&&p&但是b-e构型进气锥都有一个问题，就是当飞行速度低于设计速度时，第一道斜激波不会正好贴到进气唇部而是高于进气道唇部，这样都会降低进气量。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-0a61eddbb9ad5e3c6c0dc_b.jpg& data-rawwidth=&1442& data-rawheight=&482& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1442& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-0a61eddbb9ad5e3c6c0dc_r.jpg&&&figcaption&当飞行速度低于超音速进气道设计速度时的有效进气面积&/figcaption&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-a351fe43c836ed4a5e79c3_b.jpg& data-rawwidth=&1258& data-rawheight=&574& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1258& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-a351fe43c836ed4a5e79c3_r.jpg&&&figcaption&当飞行速度小于设计速度时，经中心体移动改善的超音速进气道进气面积&/figcaption&&/figure&&p&于是工程师们设计了这个中心体移动超音速进气锥，当飞行速度小于设计速度时，第一道斜激波角增大，但是中心体向后收缩，将这个大角度斜激波还是贴在进气道唇部，进气面积被恢复到最大，跟设计飞行速度时一样。&/p&&h2&黑鸟的发动机J58本体&/h2&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-a67dae90b449c305bcf634_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&939& data-rawheight=&432& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&939& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-a67dae90b449c305bcf634_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-1cea84a8f4e109ae5168_b.jpg& data-rawwidth=&1280& data-rawheight=&853& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1280& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-1cea84a8f4e109ae5168_r.jpg&&&figcaption&人类工程学杰作普惠J58&/figcaption&&/figure&&p&好了终于可以开始说正事了。上图就是本文主角J58的真身了，最显眼的是它的三根粗管子，其实另外一侧还有三根，一共六根。它们就是变循环的核心。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-0fdeea68f8ce8ab7b1acd_b.jpg& data-rawwidth=&1280& data-rawheight=&960& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1280& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-0fdeea68f8ce8ab7b1acd_r.jpg&&&figcaption&变循环管道&/figcaption&&/figure&&p&当黑鸟的飞行速度低于音速时，变循环管道是关闭的，它工作起来就像一个普通的带加力燃烧室的涡喷发动机。吸气，压缩，燃烧，推动涡轮，在加力燃烧室二次燃烧，喷气。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-21a87f4c495c5573cad29cafd4231162_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&2508& data-rawheight=&620& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2508& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-21a87f4c495c5573cad29cafd4231162_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-a0d87efd485be8fc87960_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&2160& data-rawheight=&654& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2160& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-a0d87efd485be8fc87960_r.jpg&&&/figure&&p&当黑鸟超音速飞行时，变循环管道会根据飞行速度将核心气流从涡轮压气机中部抽出（越快抽的越多），在加力燃烧室前部直接注入。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-e495f9cca686fcbfaa04f0aeb736d60a_b.jpg& data-rawwidth=&1890& data-rawheight=&586& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1890& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-e495f9cca686fcbfaa04f0aeb736d60a_r.jpg&&&figcaption&J58超音速飞行工况&/figcaption&&/figure&&p&当黑鸟在极速3.2倍音速（或者说马赫）巡航时，绝大部分的压气工作都是由超音速进气道完成的，绝大部分气流都是经由变循环管道直接被注入加力燃烧室而不经主燃烧室，这极大幅提高了燃油效率，这也就是为什么黑鸟在极速飞行时反而最省油。如下图所示，超音速进气道可以提供39倍压比，要知道CFM的商发Leap整机才40倍压比！而此核心气流再经由压气机压缩达到了丧心病狂的112倍总压比！（关于Leap的具体技术请移步：&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&浅谈新一代窄体客机动力明星，PW1000G与Leap&/a&）&/p&&p&而加力燃烧室在极速飞行时相当于一台冲压发动机的主燃烧室，而它在非极速时是涡喷发动机的加力燃烧室，J58可以在两种工况之间根据飞行速度无级切换。而跟普通带加力燃烧室涡喷发动机不同的还有一点，J58的加力燃烧室会在整个飞行过程开启。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-7afbafadc236af7e6e67f_b.jpg& data-rawwidth=&2874& data-rawheight=&1394& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2874& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-7afbafadc236af7e6e67f_r.jpg&&&figcaption&J58极速巡航时的压比分布&/figcaption&&/figure&&h2&J58的气流管理系统&/h2&&p&除了变循环管道以外，普惠的工程师做了非常复杂又极其高效的气流管理系统。&/p&&p&首先J58的进气锥可以前后移动66厘米，来配合不同飞行速度。（中心体移动超音速进气锥，就是上文提到的原理）&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-588e6efb6b97b205cb83_b.jpg& data-rawwidth=&405& data-rawheight=&472& class=&content_image& width=&405&&&figcaption&注意右侧的进气锥位置&/figcaption&&/figure&&p&此外普惠的工程师做了一个极其天才的设计，我当时看到这的时候简直被醍醐灌顶。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-3f8a6e342f3d9ac18d88d8ec2b72d2bc_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&651& data-rawheight=&356& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&651& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-3f8a6e342f3d9ac18d88d8ec2b72d2bc_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-13bcc835d0443_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&658& data-rawheight=&358& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&658& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-13bcc835d0443_r.jpg&&&/figure&&p&J58的进气锥最粗处，开了一圈网状吸气孔，在这个位置把超音速流体的附面层吸出，然后再通过内道在进气道尾部向环境中排出，否则这里由于气流太快会形成非常大的分离气团，这会极大影响此处激波组合，降低进气道压缩效率。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-53f8fdbe91d54afdfe3c997_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&1470& data-rawheight=&668& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1470& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-53f8fdbe91d54afdfe3c997_r.jpg&&&/figure&&p&而在黑鸟起飞时，由于没有超音速激波压缩进气，导致进气量非常低，这个神奇的气道反过来工作，从环境额外吸气，通过附面层抽吸的网状孔将额外的空气注入核心气流，增大了进气量！&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-1af889109cdee056d958da9f842c2929_b.jpg& data-rawwidth=&1060& data-rawheight=&442& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1060& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-1af889109cdee056d958da9f842c2929_r.jpg&&&figcaption&J58起飞工况下，进气锥附面层气流反向&/figcaption&&/figure&&p&除此以外J58还有在起飞工况下额外的进气开口，以及收敛扩张尾喷的冷却进气口，但是这些和别的超音速飞机发动机相比也没有额外的特别之处，在此不再赘述了。&/p&&h2&关于题图&/h2&&p&飞机在以超音速飞行时，其实是不一定能喷出马赫环的，当喷口压力和外界压力一样，喷气不会被压缩或扩张，所以不会出现连续的马赫环（规律的亮斑）。&/p&&p&可变截面收敛扩张喷嘴虽说可以调整喷口压力，但是调节范围有限，当高速飞机的发动机在地面试车时，环境压力远高于最高喷口压力，超音速尾气就会被压缩，再扩张再压缩再扩张，就会形成规律等距的亮斑。（这个原理还是比较复杂，在这就不详细介绍了）&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-ba2f801a6aa1ab_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&1160& data-rawheight=&640& data-thumbnail=&https://pic1.zhimg.com/v2-ba2f801a6aa1ab_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1160& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-ba2f801a6aa1ab_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-ebd8fc4ff93a5d1f1a76ce9ad236d292_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&473& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-ebd8fc4ff93a5d1f1a76ce9ad236d292_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-0b5dec5d47f97de4decd410_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&480& data-rawheight=&480& data-thumbnail=&https://pic4.zhimg.com/v2-0b5dec5d47f97de4decd410_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&480& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-0b5dec5d47f97de4decd410_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-db3c450ee0a4b49190deb0_b.jpg& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&425& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-db3c450ee0a4b49190deb0_r.jpg&&&figcaption&F35的动力F135，其经过隐身修型的可变截面收敛扩张超音速喷嘴十分明显&/figcaption&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-fb318b20b874ca4facceb_b.jpg& data-rawwidth=&939& data-rawheight=&500& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&939& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-fb318b20b874ca4facceb_r.jpg&&&figcaption&J58地面试车&/figcaption&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-3fa22d4f18f9c61d59dd69_b.jpg& data-rawwidth=&564& data-rawheight=&572& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&564& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-3fa22d4f18f9c61d59dd69_r.jpg&&&figcaption&马赫环的Gasdynamic原理&/figcaption&&/figure&&h2&写在最后&/h2&&p&虽然J58的工程学难度要远低于自适应变循环（AVET项目）甚至通用电气YF-120，但是要知道这是在1958年第一次试车的发动机，距离人类实践喷气飞行才短短的十几年，那时人类对于超音速流体的理解，对材料的理解，加工能力跟现代科技不可同日而语。即使在FEM，CFD和超级计算机普及的今天，黑鸟还是独一无二的存在。&/p&&p&我爱黑鸟，我爱J58，希望你也能爱上它。&/p&&p&欢迎指正，补充！&/p&&p&再给自己最用心写的但是没人看的回答打个硬广告，&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&卢西：真正支持十字军东征的动力是什么？&/a&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-cd16ab20cecd1d5f3bd72ee3_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&768& data-rawheight=&1024& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&768& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-cd16ab20cecd1d5f3bd72ee3_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-34c5f992e52f64ef4040_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&1478& data-rawheight=&1262& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1478& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-34c5f992e52f64ef4040_r.jpg&&&/figure&&p&&/p&
SR71黑鸟（1964年首飞）和它的前身A12牛车（1962年首飞）承载了太多人类航空史上的传奇，直到今天还保持着多项世界纪录，它的外形即使在50多年后的今天看也非常科幻就像来自外星。它身上每一个细节都是工程学杰作，在这我只讲一下它的动力普惠J58，涡喷冲压…
&h2&&b&一、为什么要激波风洞？&/b&&/h2&
&p& 从1946年钱学森提出高超音速这个概念到现在已经70年了，我们对于高超音速的研究仍然很为粗浅。这是因为在高超音速飞行中，极高的飞行速度将在飞行器的头部行程强烈的弓形激波，飞行器周围的空气将被这道激波加热到几千度，导致空气分子震动激发、解离、化合甚至电离，使得普通空气变成一种不折不扣的不断热化学反应的复杂介质。这些物理和化学现象通过热力学过程对于飞行器的气动力、气动热机周围流场的物理特性产生了重大影响，使得经典气动力学理论的预计出现了很大偏差。&/p&
&p&传统风洞基于经典气动力学实验，其主要要求是流动的马赫数及雷诺数，在高超音速研究中已经显得不足。例如，模拟高超音速，要求自由流马赫数，自由流雷诺数，流动速度，飞行高度压力，来流总焓，跨过激波的密度比，实验气体的组分，壁温，化学反应进程等等参数。传统风洞难以达到，激波风洞应运而生，随着各国对高超音速研究的重视，激波型风洞也就顺理成章的成为各个国家竞争的又一个焦点。&/p&
&h2&二、有些什么样的激波风洞？&/h2&
&p& 激波风洞主要分为三大类：加热轻气体类，自由活塞类和爆轰驱动。再粗略的分一下，加热轻气体类激波风洞主要是依靠高速驱动气体，而
自由活塞类和爆轰驱动依靠的是高压气体驱动。&/p&
&p& 加热轻气体的典型代表是俄国的U12和美国的LENS。&/p&
&p& 自由活塞类的有德国的HEG，澳洲的T3和T4以及日本的HIEST。其中日本的HIEST是目前最大的自由活塞激波风洞，不过也是90年代的构建。&/p&
&p& 爆轰脉冲风洞尽管提出已经很久，但真的大发展也是最近二十年的事情。我国的JF12，NASA的HYPLUS都是典型代表。&/p&
&h2&三、典型的激波风洞介绍&/h2&
&p&&b& 1、加热轻气体类风洞&/b&&/p&
&p& 美国LENS系列：在美国军方资助下，在1986年开始研制。风洞最开始的研制目的是为了提供高质量的试验气流进行复杂湍流研究，后来为了配合NASP，研究超然冲压，对风洞进行了改进。风洞布局如图所示，LENS
X是利用LENS
II主要部件装配的大型解离度风洞。（具体参数就不抄了，很牛就是了）。这东西最大的问题是巨大氢气罐和消耗，这东西的氢气消耗量是JF12的20倍，使得继续再走这条路很困难。因此，美国的GASL搞了HYPLUS。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-ce319e5a9c3bce3f14d1_b.jpg& data-rawwidth=&570& data-rawheight=&268& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&570& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-ce319e5a9c3bce3f14d1_r.jpg&&&/figure&&br&&p& 俄国的U12激波风洞始建于1956年，这东西是一个真的巨无霸，高压段120米，低压段180米，真空段23米，实验气体压力1~5MPa。可以实验长三米，直径0.8米的物品，在马赫6的条件下实验时间长达200msec。这个风洞采用了燃烧驱动，导致实验气体污染，运行费用极其昂贵，作为目前热门的复现要求已经不行，不过作为先行者，还是很有价值的。某些网友用T117风洞来和激波风洞做对比，却恰恰掩盖了俄国人真正的武器，甚是可惜。&/p&
&p&&b& 2、自由活塞式风洞&/b&&/p&
&p& 1967年stalker提出工作原理，并得到了广泛应用。日本的HIEST是该类风洞中尺寸最大、技术成熟、实验时间长的代表。详细来说，压缩管42m，激波管17m，喷管直径1.2m，喉道直径50mm，稳定实验时间2msec.（对比一下俄国人的尺寸，你就知道为什么那是巨无霸了）。
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-13d66a3bec1af4292cc6_b.jpg& data-rawwidth=&555& data-rawheight=&84& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&555& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-13d66a3bec1af4292cc6_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-f49f923764bbe82c74a29dd358e16e65_b.jpg& data-rawwidth=&602& data-rawheight=&224& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&602& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-f49f923764bbe82c74a29dd358e16e65_r.jpg&&&/figure&&p& 活塞式风洞尽管不错，但最大的问题在于实验时间太短，定常性差（如下图）。因为其原理决定了，压缩管内的压力必然反映活塞的加速减速过程，不存在压力平台。当膜片破裂产生入射激波后，压缩管内压力迅速下降，进而导致激波衰减。反应到数据上就是，哪怕一次实验中，2msec的时间内也有明显压降，其优势在于压力较高，不过我国的JF14已经出来了，压力基本接近，实验时间远超日本HIEST。&/p&
&h2&四、JF12风洞的种种&/h2&
&p& 终于要说到我们的主角JF12了，能上图的，我就尽量不多说。首先是风洞背景，2003年，美国的国防部（DoD）和航空航天局（NASA）联合提出了国家空天发展的启动规划（National
Aerospace Initiative，简称NAI），其中以高超声速（Hypersonics）、空间进入（Space
Access）、空间技术（Space
Technology）为三大支柱，通过三者的融合，达到具有远程攻击、两级入轨和轨道机动的能力，实现控制太空的目的。
同年12月，相关的专家委员会就进行了论证，并提出了美国高超声速技术现状与发展路线图（Hypersonic
Technology Status and Development Roadmap）。&/p&
&p& 这个报告特别提到：地面试验装备能力的提升是高超声速飞行器技术突破的关键。因为任何新型飞行器上天之前，都必须进行大量的地面试验，其中有关气动性能的参数都是在风洞试验中获取的。然而，对于先进的空天飞行器，目前已有的地面风洞已经不能完全满足实验要求了。换言之，这就是说：先进的飞行器需要先进的试验风洞。上述报告指出，先进的地面试验风洞亟需具备以下两种能力：（1）马赫数8以上推进技术的试验能力；（2）大尺度、一体化热结构试验能力。对于马赫数的要求，我们不难理解，因为空天飞行器要求高速度。气动力学家一般把飞行速度超过声速5倍（即马赫数5）称作高超声速飞行。至于第（1）项要求涉及的高超声速推进技术试验能力，和先进空天飞行器的动力有关，目前科学家们在致力于研发一种吸气式的超声速燃烧冲压发动机，这种发动机要求与整个飞行器进行一体化设计。因此，和常规的航空发动机相比，这项推进技术难度很大，需要大量的地面试验来支撑。&/p&
&p& 作为最铁杆的美粉，中国必须跟进。因此中科院力学所在08年启动了“复现高超声速飞行条件激波风洞”项目，这也就是后来的JF12风洞。JF12激波风洞的“身长”有265米，风洞喷管直径可达2.5米，实验舱直径3.5米，实验气流的速度最高可达马赫
9，温度可达3000摄氏度左右。这个大小如何各位可以自行比较。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-5c540cddb859b563ac556aff35bf1a10_b.jpg& data-rawwidth=&283& data-rawheight=&425& class=&content_image& width=&283&&&/figure&&br&&p&这张照片是从风洞的中部向
上游看去的，依次为爆轰驱动段、被驱动段、喷管段、试验段及真空段。&/p&
&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c4db4f4886d3f_b.jpg& data-rawwidth=&566& data-rawheight=&381& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&566& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-c4db4f4886d3f_r.jpg&&&/figure&&br&&p&JF12激波风洞驱动能力与空天飞行器飞行走廊
（图中红色三角表示JF12的模拟能力）&/p&
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-bdc09b465e6_b.jpg& data-rawwidth=&404& data-rawheight=&319& data-thumbnail=&https://pic4.zhimg.com/v2-bdc09b465e6_b.jpg& class=&content_image& width=&404&&&/figure&&br&&p&缝合状态下驻室压力曲线（请自行于犹如尿崩的日本设备对比）&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-3b36e4b1a7c4f41ae7b212_b.jpg& data-rawwidth=&555& data-rawheight=&211& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&555& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-3b36e4b1a7c4f41ae7b212_r.jpg&&&/figure&&br&&p&中国JF12风洞和美国LENSII风洞的性能参数比较&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-dc501ef09641ddc_b.jpg& data-rawwidth=&1427& data-rawheight=&427& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1427& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-dc501ef09641ddc_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-cb4ba511a34e36d863fadd_b.jpg& data-rawwidth=&1402& data-rawheight=&415& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1402& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-cb4ba511a34e36d863fadd_r.jpg&&&/figure&&br&&p&两次试验的压力图，稳如狗有没有？？&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-cc3b796e0e8cc116ce26fef_b.jpg& data-rawwidth=&553& data-rawheight=&249& data-thumbnail=&https://pic4.zhimg.com/v2-cc3b796e0e8cc116ce26fef_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&553& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-cc3b796e0e8cc116ce26fef_r.jpg&&&/figure&&br&&p&日本设备压力高崩的快，关键是每次还崩得不一样。
&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-adda0b1ae776_b.jpg& data-rawwidth=&416& data-rawheight=&316& class=&content_image& width=&416&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-bf41fd9f8f4ea3bf8b7eb_b.jpg& data-rawwidth=&227& data-rawheight=&152& class=&content_image& width=&227&&&/figure&&br&&p&JF12实验物示意&/p&
&h2&五，结束语&/h2&
&p& 高空高速是我们的新边疆，期待我们的新飞行器能够早日到达。谢谢大家看到这里。&/p&
一、为什么要激波风洞？
从1946年钱学森提出高超音速这个概念到现在已经70年了，我们对于高超音速的研究仍然很为粗浅。这是因为在高超音速飞行中，极高的飞行速度将在飞行器的头部行程强烈的弓形激波，飞行器周围的空气将被这道激波加热到几千度，导致空气…
其实看到这个问题的时候，我想到的是汽车变速箱，比如下图（来源于网络）：&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/b4bc7cc1ca074d6acd89efaecb529a37_b.jpg& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&390& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/b4bc7cc1ca074d6acd89efaecb529a37_r.jpg&&&/figure&——↑汽车变速箱↑——&br&&br&显然，汽车变速箱充满了让人叹为观止的各种因素，复杂、精密，严丝合缝，充满了机械之美。但是，我一瞬间又忽然想到了无级变速箱：&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/49f0d474d77eda39a82f2a8fd3da6026_b.jpg& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&1008& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/49f0d474d77eda39a82f2a8fd3da6026_r.jpg&&&/figure&——↑无级变速箱（模型）↑——&br&&br&虽然依旧精密而闪亮（大概是因为模型的原因），但是相比变速箱却简单了很多，甚至于有些无级变速箱可以称得上是单调。&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/3fc9e9e2d3be9fbf366e87_b.jpg& data-rawwidth=&300& data-rawheight=&219& class=&content_image& width=&300&&&/figure&——↑单调的无级变速箱↑——&br&&br&对比着两种不同的机械，无意之中我忽然想起来我一位在汽车行业工作的亲戚跟我说起过的话：汽车里最难设计的是你最常见的汽车，那些高级跑车用着不计成本的方法冶炼生产装配维护，设计这样的车对设计师而言反而是容易的。但是对那些注定要生产无数辆的汽车，你要绞尽脑汁去简化结构、增加可靠性、可维护性，直到你可以用最低的成本造出最可靠的汽车。&br&&br&再次回顾题目：“深入了解后能让人叹为观止的机械产品”，显然汽车的变速箱是属于一眼就让人叹为观止的机械产品，无级变速箱看似结构更加单调，远不如变速箱那样让人一眼就觉得惊为天人，但是当人们去仔细了解无级变速箱的发展历史以及曾经攻破的技术难关，人们一定会认识到，这样的机械产品其实凝聚了工程技术人员太多的心血，而从有级到无级，化繁为简，虽然没有能够夺人眼球，但是意义却十分重大，正所谓大巧不工是也。&br&&br&所以我决定，不去讲汽车变速箱（其实我也不太懂，嗯……），而是从我自己的专业角度出发，去说一样你们虽然习以为常，但实际上却拥有让你叹为观止的背后故事的机械产品：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/a1c9bce919caa3a66096_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&379& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/a1c9bce919caa3a66096_r.jpg&&&/figure&——↑螺栓↑——&br&&br&对了，就是螺栓。&br&你以为这个时候我要说：“你们还是另请高明吧，我一个搞航空发动机的，怎么来说螺栓了？”&br&但是实际上我却反要问你：航空发动机里的螺栓跟上图的螺栓有什么本质区别吗？&br&知道你不一定答得上来，我明确告诉你，除了精密螺栓之外，航空发动机中的螺栓与上图的螺栓没有什么本质区别。从功用上说，螺栓就是把两个带孔的零件压紧在一起的一种装配用零件。&br&&br&我首先要强调的是：螺栓的结构简单，带螺栓的连接结构也同样简单，无非就是螺栓孔，螺栓，螺母这些东西。&br&这么说吧，即便是最高级的航空发动机上，理论上给你一把测力扳手——甚至于你可以随便去五金商店买一把，告诉你怎么拧，你也可以完成螺栓的装配，并且日后航发上天的时候，一点问题都不会有，整个装配的过程不需要多么复杂的仪器和丰富的经验。&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_b.jpg& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&155& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_r.jpg&&&/figure&那你又要问了：“这么简单我还叹为观止个蛋蛋？”&br&&br&又轮到我反问了：“坐过公交车没有？是否有过公交车一经过减速带，车里的各种广告牌噼里啪啦响成一团的情况？”&br&再请问：“你的自行车（普通自行车）是否隔三差五就要去紧紧螺丝，不然只怕是自行车越骑越散？”&br&&br&其实上述情况是螺栓最常遇到的情况：松动。因为螺栓螺母毕竟不是焊接在一块儿，两个板子用螺栓拧在一块，你总是掰来掰去、晃来晃去，时间长了，螺母逐渐松开来了。&br&而且要知道，公交车的震动最大能有多大？工作环境再恶劣能有多恶劣？航空发动机呢？&br&汽车广告牌松了，不过是随便震震，航空发动机掉下来一颗螺栓，估计就要死人了。&br&&br&当然，学过一点儿机械设计的人应该知道，不就是螺栓脱落吗？螺栓防脱落的方式有的是，简单的弹簧垫片、双层螺母、自锁垫圈，复杂一点儿的止动垫圈、粘结，实在不行就焊成一块儿，这总不会掉了吧。&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/03fda1e2956fccb58617ba_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&330& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/03fda1e2956fccb58617ba_r.jpg&&&/figure&——↑螺栓自锁垫圈↑——&br&&br&确实，以上的说法没有错，而知道这样的措施的人也在无意中明白了机械设计的第一层境界：功能设计 ，也就是用各种方法保证机械结构可以实现一个功能，并且在结构运行的过程中保证其完整性，不会掉个零件什么的。（上述说法不太严密，就当我随便说说的啦）&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_b.jpg& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&155& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_r.jpg&&&/figure&好了，这下似乎是行了，加上自锁垫圈，弹簧垫片（发动机里还经常用止动垫圈），围观的小王同学表示他干脆就把螺栓跟螺母之间焊死了，这下螺栓应该没有问题了吧。&br&那我就又要发问了：“你是否断过鞋带？”&br&虽然你表示这什么破问题，断鞋带和螺栓有什么关系？但是你仔细一想，好像你确实断过鞋带——就算自己没断过，可能看到别人断过。&br&&br&我们导师没事儿提到过，人类最伟大的发明之一可能是鞋带。因为这是一种有效的连接结构。我一想，这说得有道理，鞋带确实是实现了很多你原先用单一的一个物体做不到的事情，比如说买20辆夏利用鞋带绑好了，开起来跟火车一样（郭德纲语）。&br&&br&而“断鞋带”的意思就是，螺栓作为连接结构一部分，是要受力的，所以如果受力过大，螺栓是有可能断的——而且就算不断，螺栓拧的太紧，螺纹也是会变形的。&br&所以螺栓能不能用，用多大的螺栓——是用如下图这么大的螺栓，还是用小一点的尺寸，这些跟螺栓的直径、材料、工作环境有关，是要通过计算分析才能决定的。&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/48adcae92c7_b.jpg& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&321& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/48adcae92c7_r.jpg&&&/figure&&br&而如果你知道螺栓的强度校核，那你已经知道了机械设计的第二层境界：力学设计。这层境界，你要考虑结构受力的大小，对结构进行受力分析，再根据结构的材料，确定结构会不会断裂。这又叫静强度设计，一般采取的原则是裕度设计，就是计算出来螺栓预计要承受1吨的拉力，那你找个承受300吨拉力都不会断的螺栓肯定是没问题的——当然，就是有点儿二而已，一般来说工程上会取一个系数，比如说1.5，也就是用一枚可以承受1.5吨的力的螺栓就能够保证这颗螺栓不会断，而如果希望结构更加可靠一些，系数取2，2.5，等等。&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_b.jpg& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&155& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_r.jpg&&&/figure&好了，这么看来螺栓结构也不过如此，毕竟一个大学一二年级的工科学生就会学到类似的强度校核方法和设计方法。&br&&br&但是实际上，事情才刚刚开始……&br&&br&首先，两个板子通过一个或者几个螺栓经过校核后连在一起，螺栓不会掉，也不会断，也不会发生不可恢复的塑性变形，你去用力的、不断的、连续的、粗鲁的将看起来连在一起的板子动来动去，扭来扭去，一段时间之后，请问你看到了什么？&br&正确答案：“一个精神有问题的虐板狂人。”&br&补充答案：“板子居然松了！”&br&&br&我们不去管精神病的问题，就说板子松了事情，这个时候就有点儿费解了，螺母动了吗？确实不会动，不相信你可以焊死；螺栓断了吗？塑性变形了吗？也没有，毕竟螺栓受到的拉力经过校核，不可能让螺栓断裂或者塑性变形。那是怎么回事？&br&&br&这个时候我们把螺栓拧开，把板子放到灯光下一看（请配音：嚯~~~~~~~~！）：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/4d2bbc9de7e75b4538923ffaadfec01a_b.jpg& data-rawwidth=&375& data-rawheight=&281& class=&content_image& width=&375&&&/figure&——↑接触表面的磨损↑——&br&&br&发生这样的情况，并不是因为虐板狂人有多么大的威力，而是因为螺栓连接看似稳定，但是实际上接触面之间还是会有些区域在外力作用下发生微小的相对位移，而金属之间磨来磨去的，铁杵都能磨成针，何况小小钢板乎？板子磨得越来越薄，当然就松了。&br&&br&这种现象，在工程里叫做微动磨损，微动是说的连接界面动来动去的幅度非常小，你肉眼几乎不会观察到，磨损就是说的材料的磨损。一般来说正常的螺栓，比如说一个柜子的螺栓，没事儿没有人去总是动来动去，所以即便螺栓接触面会有磨损，但是磨损的速度很慢，有限的寿命内你看不到松动。&br&但是如果磨损的速度非常快呢？就不说航空发动机里、转子转起来速度得有一两万转每分钟，就说汽车上的螺栓吧，路上零零散散的小石子让汽车颠来颠去，这样的振动频率也不低，你就想螺栓连接的板子你用一分钟好几千下的速度扭来扭去，这板子吃得消吗？&br&&br&于是你灵机一动：“如果拼命地拧螺栓，让接触面近乎是黏在一起，那不就不会磨损了吗？”&br&&br&恭喜你，答对了。接触界面由于你的压紧力非常大，其接触会进入粘滞状态，这种状态下可以认为接触界面即便是微小的相对位移也没有。&br&&br&所以问题解决了吗？&br&&br&好的，两个板子通过一个或者几个螺栓经过校核后用力拧紧在一起，螺栓不会掉，也不会断，也不会发生不可恢复的塑性变形，接触面哪怕是一丁点儿微小的相对滑移都没有，你去用力的、不断的、连续的、粗鲁的将看起来连在一起的板子动来动去，扭来扭去，一段时间之后，请问你看到了什么？&br&&br&你说：“精神有问题的虐板狂人？”&br&嗯，差不多，但是更关键的是，你看到了（请配音：嚯~~~~~~~！）：&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/d5bcb0f9a6db_b.jpg& data-rawwidth=&288& data-rawheight=&255& class=&content_image& width=&288&&&/figure&——↑疲劳裂纹↑——&br&&br&对的，你把螺栓拧的那么死，那么用力，那么不温柔，时间长了，螺栓接触面当然得出裂纹了。&br&&br&有人就问了，裂纹是什么东西？&br&其实裂纹就是裂纹，专业术语又叫疲劳裂纹，跟疲劳有关的裂纹。&br&说起来疲劳是个很有意思的事情。首先疲劳是什么意思？人的疲劳是指人还醒着，没有睡着，但是已经想睡了，这么磨蹭着磨蹭着，人迟早得睡着，但是什么时候睡着？说不准，反正得睡着。&br&机械的疲劳就是零件没断，但是时间长了得断，什么时候断？不知道。有个分布的概率，只能说一段时间以后零件坏的概率有多大。就好像一根铁丝你弯了一下，没断，两下，没断，上述现象说明铁丝中的应力还不足以使铁丝断裂，所以这根铁丝就安全了？并没有，多弯几次就断了。但是弯几次？这个有个统计数据，也许20次，也许30次，也许40次，但是大部分情况下是30次。&br&&br&所以我们终于引出来机械设计的第三层境界：可靠性设计。&br&&br&可靠性设计这个事儿，各个行业有各个行业的定义，但是在我看来，与功能设计、力学设计不同的地方就在于，这个时候考虑零件的坏是跟整体有关的，比如说，接触面之间磨一磨就松了，但是多长时间会松？这个跟你摩擦的滑移距离和压紧力，还有摩擦的频率有关，这就要考虑这个螺栓在机械结构中具体的环境了。如果是在发动机的转子上，好的，大概知道是个什么环境了，摩擦的频率是转速；如果是在机匣上，又是另外一个工作环境，另外的摩擦频率。&br&&br&那么可靠性设计的依据是哪儿来的呢？这个就要靠大量的试验了。同一个螺栓拧紧力，换个滑移距离试试，对寿命有多少影响？ 换换拧紧力呢？换换材料呢？所以可靠性设计是个费钱费力费时间的事情，是要靠积累的。而一般说工程经验，经验在哪儿？大概就在这里。&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_b.jpg& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&155& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_r.jpg&&&/figure&好了，螺栓的故事就这么结束了？远没有。&br&&br&所以我再问一个问题：“螺栓把两个零件压在一起，那零件压在一起了吗？”&br&&br&你说这不是废话么，都压在一起了，难道还能不压在一起？&br&&br&这个倒不是废话，因为接触界面是一整个面，整个面上，只是有一部分被压在了一起，剩下的部分却没有。&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/d97e8d9be088a2454502_b.jpg& data-rawwidth=&771& data-rawheight=&246& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&771& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/d97e8d9be088a2454502_r.jpg&&&/figure&——↑接触面接触状态↑——&br&&br&可以看到螺栓压紧的接触面，实际接触的区域只有虚线中的那一小部分，一个小圈儿而已。剩下的部分，属于“好像压紧了，但却没有压紧，虽然没有压紧，但却并没有分开，即便没有分开，但也不能说连在一起”的状态，十分的复杂。&br&一般来说，如下图所示的航空发动机法兰螺栓连接结构，一圈无数个螺栓孔。之所以要打这么多螺栓，一般不是因为强度问题，而是因为气密性的问题。因为毕竟螺栓影响到的范围就是那么一点儿，必须要打螺栓孔打的比较密集，才能够有良好的气密性。&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/83c2fc3277f0deebff852_b.jpg& data-rawwidth=&515& data-rawheight=&471& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&515& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/83c2fc3277f0deebff852_r.jpg&&&/figure&——↑航空发动机中的法兰螺栓连接结构↑——&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_b.jpg& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&155& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_r.jpg&&&/figure&好了好了，现在螺栓的问题总算是解决了吧？&br&&br&还远远没有，这才刚刚开始。&br&我再问一个问题：“螺栓把两个零件拧在一起了，所以两个零件就拧在一起了吗？”&br&&br&你说：“我特么不会再回答了，你爱咋咋地吧。”&br&&br&螺栓把两个零件连在一起，跟两个零件完全焊接在一起是不一样的，因为螺栓不是把接触面整个连在一起的，而只是一小部分区域，所以相对而言，用螺栓连接在一起的两个零件容易产生变形一些，也就是说连接结构对组件的刚性是有影响的。为了评估连接结构对组件刚性的影响，得计算，得仿真，得试验。&br&&br&再接着，螺栓压在一起的接触面会摩擦，那么对组件的阻尼特性也是有影响的，为了评估这个影响，得计算，得仿真，得试验。&br&再接着，螺栓压在一起的接触面会磨损，那么对组件的刚性和阻尼特性影响不是恒定的，那怎么办呢？得计算，得仿真，得试验。&br&再接着，很多螺栓的情况下，各个螺栓好像不是拧的一样紧的，那么这会对组件有什么影响？得计算，得仿真，得试验。&br&再接着，螺栓拧紧的顺序好像也会对组件的力学性质有影响，这怎么办？得计算，得仿真，得试验。&br&……&br&……&br&……&br&&br&所以，螺栓背后到底有多少可以说的呢？这么说吧，我有一本国外关于螺栓连接结构的研究专著，不过才500多页而已。这还只是机理研究，还没有说螺栓连接结构对汽车的影响，对飞机的影响，对轮船的影响，对发动机的影响，对力学特性的影响，对动力特性的影响，对疲劳寿命的影响。而这里面任何一个问题中的任何一个小问题的任何一个子问题的研究，就够写一本书的。&br&也就是说，为了拧好一颗螺栓，人们在各行各业、从各个角度各个方面，计算、仿真、试验，把大把大把的心血、时间、金钱投入到了小小的螺栓之中，就是希望螺栓拧的好、拧的稳、拧的简单、拧的潇洒、拧的步步生风，拧的一日千里。&br&大概就是这样。&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_b.jpg& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&155& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/2f7ba04d79dca3ee18dc_r.jpg&&&/figure&想起来在多年前，有一种说法很流行——可能到现在也是经久不衰，那就是中国的工业输在工艺上，连街头炸油条的大叔都能眉飞色舞地说哪怕是生产线完全从国外移到中国，中国人装配完了也跟外国原装进口不一样。然后又会仿佛大彻大悟地说，外国工业革命都几百年了，肯定比我们经验丰富一些，我们得慢慢积累。&br&&br&所以请问，“中国人怎么装配的？”&br&我自问自答吧，“拧螺栓装配的。”&br&所以再请问，“那外国工业革命到现在几百年了，都积累了些什么？”&br&我实在也不是谦虚，就最后自问自答一下：&br&&br&“特娘的拧螺栓呀！”&br&&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/a1c9bce919caa3a66096_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&379& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/a1c9bce919caa3a66096_r.jpg&&&/figure&-------------------THE END----------------------
其实看到这个问题的时候，我想到的是汽车变速箱，比如下图（来源于网络）： ——↑汽车变速箱↑—— 显然，汽车变速箱充满了让人叹为观止的各种因素，复杂、精密，严丝合缝，充满了机械之美。但是，我一瞬间又忽然想到了无级变速箱： ——↑无级变速箱（模…
&p&在航空发动机方面捧日本的无非是日本在与XX牛逼发动机公司合作过程中负责生产XX零件，你看日本跟这个公司生产了高/低压压气机，跟那个公司生产了高/低压涡轮，跟G公司生产了转子轴和燃烧室，跟P公司生产了静子件，所以都生产过了，日本生产国产发动机根本不成问题，只是大日本国不屑而已。&/p&&p&有些人觉得航空发动机这种三高的东西，能按照图纸生产零件就等于能设计、生产、装配发动机了，这种认识基本上还停留在二战的水平。&/p&&p&别的不说，挑个随便哪个上个世纪七十年代之后的发动机，全部拆成零件让日本装，装出来的东西要是合格算我输。（我博士论文就别写了，反正也没什么用了）&/p&&p&具体可以看我原先的一个答案：&/p&&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&在普通人的生活中都有哪些深入了解后能让人叹为观止的机械产品？ - 知乎&/a&&p&零件到整机之间，至少差了15年的水平；会生产到会设计之间，还差了15年的水平。&/p&&p&所以贵日究竟是何德何能，在没有大型发动机高空试车台的情况下就能够掌握大推力发动机设计？手算？贵国这么牛逼，不是把建了大几十年高空试车台的欧美爸爸们的脸打到天上了么？&/p&&p&日本可能在未来能够生产出来非常优秀的航空发动机，我也确实承认他的工业基础很雄厚，但是他零件设计的再好，没有整机试验，他就是确实、完完全全的就是没有这个设计、生产、装配能力。要想有这个能力，即便他明天开始就神速发展，至少也需要几十年的时间。&/p&
在航空发动机方面捧日本的无非是日本在与XX牛逼发动机公司合作过程中负责生产XX零件，你看日本跟这个公司生产了高/低压压气机，跟那个公司生产了高/低压涡轮，跟G公司生产了转子轴和燃烧室，跟P公司生产了静子件，所以都生产过了，日本生产国产发动机根本不…
&h2&&b&欢迎关注我的知乎专栏：&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/wukongphoto& class=&internal&&西游 - 知乎专栏&/a&&/b&&/h2&&h2&&b&我的公众号：悟空（wukongphoto）&/b&&/h2&&p&贴几个我本人拍的。&/p&&p&加德满都机场，加都-拉萨航线，起飞一瞬间可以看到整个加德满都和远处的喜马拉雅山脉。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-cd9a394c7dd59cf936f0ffcd_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1120& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-cd9a394c7dd59cf936f0ffcd_r.jpg&&&/figure&&p&起飞之后十几分钟内可以看到5座八千米级山峰，远处最高的是珠峰。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-6b7ab3b6c276e67b4334_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1125& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-6b7ab3b6c276e67b4334_r.jpg&&&/figure&&p&珠峰、洛子峰&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-de91b1f723ac090b5ddacd_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1125& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-de91b1f723ac090b5ddacd_r.jpg&&&/figure&&p&卓奥友峰&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-125fc839f3ed551e9d2bf402db36dcae_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1125& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-125fc839f3ed551e9d2bf402db36dcae_r.jpg&&&/figure&&p&马卡鲁峰&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-267c4dceed7b3e4125ab_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1125& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-267c4dceed7b3e4125ab_r.jpg&&&/figure&&br&&p&不丹帕罗机场，世界上最危险的机场之一，起飞降落都在山谷之间，距离非常近，全世界只有少数几个飞行员有资格飞这个航线。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-dc15aea257f247afaae21c7_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1120& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-dc15aea257f247afaae21c7_r.jpg&&&/figure&&p&我在旁边山腰上拍的&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f06ac1990eede2ed16ad79f_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1121& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f06ac1990eede2ed16ad79f_r.jpg&&&/figure&&p&起飞后&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-9ebace54e0_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1120& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-9ebace54e0_r.jpg&&&/figure&&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f2dcbec6c755b82ce06c78e_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1120& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f2dcbec6c755b82ce06c78e_r.jpg&&&/figure&&p&帕罗山谷&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-e8b099f8ebd08a185ff67c820f71e584_b.jpg& data-rawwidth=&1118& data-rawheight=&1680& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1118& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-e8b099f8ebd08a185ff67c820f71e584_r.jpg&&&/figure&&p&起飞几分钟后可以看到另一座八千米级山峰干城章嘉峰。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-94c9b26a1c09d4e6e83e78b7a213a99e_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1121& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-94c9b26a1c09d4e6e83e78b7a213a99e_r.jpg&&&/figure&&br&&p&俄罗斯堪察加半岛，彼得罗巴浦洛夫斯克叶利佐沃机场，起飞前看到一排排的米格31&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-071e48ad63fa56e15f82ed3a95ff34e1_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1120& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-071e48ad63fa56e15f82ed3a95ff34e1_r.jpg&&&/figure&&p&起飞后，我惊呆了。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-c0b84229b2fedf34e1c58c6_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1120& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-c0b84229b2fedf34e1c58c6_r.jpg&&&/figure&&p&惊呆2.0&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-bea9b2f822b282a67c35_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1120& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-bea9b2f822b282a67c35_r.jpg&&&/figure&&p&起飞2分钟后&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-32debfe7ace27_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1121& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-32debfe7ace27_r.jpg&&&/figure&&p&冬天从这个机场起飞。。。红警的既视感有木有。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-67d5f86a7bd79a003f9357_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1120& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-67d5f86a7bd79a003f9357_r.jpg&&&/figure&&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-3b48b99e0c_b.jpg& data-rawwidth=&1680& data-rawheight=&1121& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1680& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-3b48b9