一名工作人员站在巨型风力涡轮机底部。 图片来源 法国航空航天实验室
编译 韦盖利
以高超音速导弹为代表的新概念武器走向军事前沿，各国的空气动力学研究机构随之忙碌起来，法国航空航天实验室（ONERA）就是其中之一。
在法国和意大利边境的高山峡谷中，该机构运营着一系列复杂而神秘的设施。其中最有名的要数欧洲乃至全球最大的超音速风洞“S1MA”，这个绰号“风之教堂”的庞然大物看上去像一条钢铁构筑的隧道，长396米，最大直径24米，隧道横截面比一个网球场还大。
作为莫丹-阿夫里厄科研基地的核心，S1MA和另外3座较小的风洞刚刚度过70岁生日。这些巨物的历史可以追溯到1942年，最初由纳粹德国在奥地利建造，二战后被整体拆解，作为战利品运送到当前所在地。时至今日，在研究高超音速飞行器如何以每个小时1.4万公里的速度前进时，运用这些风洞进行模拟试验，仍然是最直观、最准确的手段。
美国“突破防务”网站日前刊发文章称，虽然计算机仿真取得了长足进步，但随着各国争相开发高超音速导弹和下一代战机，以大型风洞为代表的传统研究机构迎来了复兴。正如“风之教堂”负责人帕斯卡尔·克洛泽在最近一次媒体参访活动期间所说，“数字化技术能做的事情有限。你需要有真实的模型，看看在正确的参数下，飞行器在气流中会如何表现。”
ONERA总干事布鲁诺·圣戎进一步解释说，“航空航天业曾经把风洞视为过时的东西而对其不屑一顾，但现在，人们重新回到风洞中，进行尖端武器的测试。原因在于，有些物理效应是无法用计算机模拟的。只用计算机……无法达到足够的精度。”由此，莫丹-阿夫里厄基地的4座风洞，加上法国西南部的2座风洞及巴黎附近的1座风洞，成了法国在军事科研领域的一张王牌，专门为军用和民用飞机、导弹乃至太空平台提供测试服务。
S1MA和它的“姐妹”S2MA属于“连续流风洞”，前者的气流速度在61公里/小时到1225公里/小时之间，后者的隧道内部压力可以调整，测试速度从122.5公里/小时到3675公里/小时。S3MA是“排气风洞”，可以产生持续10秒钟到15分钟的气流，模拟气流速度的范围是122.5公里/小时至6738公里/小时。S4MA是高超音速风洞，主要用于测试航天器，单次测试时间25秒钟至90秒钟，速度范围是7350公里/小时到14700公里/小时。
后两座风洞的保密程度很高，不对外开放。身处S1MA内部，给人的感觉已足够震撼——参观者好像走进了科幻电影，身体仿佛瞬间被微缩到蚂蚁大小。
“突破防务”称，德国在20世纪40年代设计相关设施时，设想将一架载有飞行员的飞机完整地安放在风洞内部。通常情况下，军用航空器以1比5的缩比模型接受测试，重点是验证炸弹、导弹和其他军械能否在高速飞行时顺利与运载平台分离。而对S1MA来说，得益于巨大的容积，其内部可以进行包括发动机点火在内的全尺寸实物试验，还可进行光学和声学测试。
S1MA内部的气流由两个直径15米的驱动风扇产生，一个有10个叶片，另一个有12个叶片，单个叶片重900公斤。风扇由两个27吨重的涡轮驱动，涡轮直径4.9米。测试开始后，气流首先经过被称为“扩散器”的矩形框架，隧道直径逐渐增大；最后，气流被引入直径9米的测试单元。测试单元就像剧院里的舞台布景那样，可以事先准备好，然后沿着滑轨移动到风洞内部。考虑到准备时间可能长达数周，3个测试单元往往会轮番上阵。
S2MA相对小巧一些。通过密封门进入它的内部，感觉和进入一艘潜艇差不多。它的矩形框架尺寸为97米×25米，由4台重1.5吨、直径1.5米的涡轮机驱动风扇。涡轮机的动力来自附近山顶一座800米深的水库。水依靠重力做功，然后流入基地附近的河里。ONERA宣称，得益于水力发电，“风之教堂”是全球同类设施中最环保的。
平均而言，莫丹-阿夫里厄科研基地每年有800个小时到1000个小时在与各种类型的“风”打交道。布鲁诺·圣戎表示，2022年，ONERA获得了创纪录的1.692亿欧元订单，这个风洞群贡献了2990万欧元，其中大概1/3来自外国客户。
“今后四五年，我们会非常忙碌，‘未来空中作战系统’将在这里完成所有测试。”他透露。“未来空中作战系统”由法国、德国、西班牙联合研制，是以集成欧洲最尖端技术的第六代战斗机为核心的全套装备体系，也是“风之教堂”近年来承接的重量级项目之一。