一名工作人員站在巨型風力渦輪機底部。 圖片來源 法國航空航天實驗室
編譯 韋蓋利
以高超音速導彈為代表的新概念武器走向軍事前沿，各國的空氣動力學研究機構隨之忙碌起來，法國航空航天實驗室（ONERA）就是其中之一。
在法國和意大利邊境的高山峽谷中，該機構運營著一系列復雜而神秘的設施。其中最有名的要數歐洲乃至全球最大的超音速風洞“S1MA”，這個綽號“風之教堂”的龐然大物看上去像一條鋼鐵構筑的隧道，長396米，最大直徑24米，隧道橫截面比一個網球場還大。
作為莫丹-阿夫里厄科研基地的核心，S1MA和另外3座較小的風洞剛剛度過70歲生日。這些巨物的歷史可以追溯到1942年，最初由納粹德國在奧地利建造，二戰后被整體拆解，作為戰利品運送到當前所在地。時至今日，在研究高超音速飛行器如何以每個小時1.4萬公里的速度前進時，運用這些風洞進行模擬試驗，仍然是最直觀、最準確的手段。
美國“突破防務”網站日前刊發文章稱，雖然計算機仿真取得了長足進步，但隨著各國爭相開發高超音速導彈和下一代戰機，以大型風洞為代表的傳統研究機構迎來了復興。正如“風之教堂”負責人帕斯卡爾·克洛澤在最近一次媒體參訪活動期間所說，“數字化技術能做的事情有限。你需要有真實的模型，看看在正確的參數下，飛行器在氣流中會如何表現。”
ONERA總干事布魯諾·圣戎進一步解釋說，“航空航天業曾經把風洞視為過時的東西而對其不屑一顧，但現在，人們重新回到風洞中，進行尖端武器的測試。原因在于，有些物理效應是無法用計算機模擬的。只用計算機……無法達到足夠的精度。”由此，莫丹-阿夫里厄基地的4座風洞，加上法國西南部的2座風洞及巴黎附近的1座風洞，成了法國在軍事科研領域的一張王牌，專門為軍用和民用飛機、導彈乃至太空平臺提供測試服務。
S1MA和它的“姐妹”S2MA屬于“連續流風洞”，前者的氣流速度在61公里/小時到1225公里/小時之間，后者的隧道內部壓力可以調整，測試速度從122.5公里/小時到3675公里/小時。S3MA是“排氣風洞”，可以產生持續10秒鐘到15分鐘的氣流，模擬氣流速度的范圍是122.5公里/小時至6738公里/小時。S4MA是高超音速風洞，主要用于測試航天器，單次測試時間25秒鐘至90秒鐘，速度范圍是7350公里/小時到14700公里/小時。
后兩座風洞的保密程度很高，不對外開放。身處S1MA內部，給人的感覺已足夠震撼——參觀者好像走進了科幻電影，身體仿佛瞬間被微縮到螞蟻大小。
“突破防務”稱，德國在20世紀40年代設計相關設施時，設想將一架載有飛行員的飛機完整地安放在風洞內部。通常情況下，軍用航空器以1比5的縮比模型接受測試，重點是驗證炸彈、導彈和其他軍械能否在高速飛行時順利與運載平臺分離。而對S1MA來說，得益于巨大的容積，其內部可以進行包括發動機點火在內的全尺寸實物試驗，還可進行光學和聲學測試。
S1MA內部的氣流由兩個直徑15米的驅動風扇產生，一個有10個葉片，另一個有12個葉片，單個葉片重900公斤。風扇由兩個27噸重的渦輪驅動，渦輪直徑4.9米。測試開始后，氣流首先經過被稱為“擴散器”的矩形框架，隧道直徑逐漸增大；最后，氣流被引入直徑9米的測試單元。測試單元就像劇院里的舞臺布景那樣，可以事先準備好，然后沿著滑軌移動到風洞內部。考慮到準備時間可能長達數周，3個測試單元往往會輪番上陣。
S2MA相對小巧一些。通過密封門進入它的內部，感覺和進入一艘潛艇差不多。它的矩形框架尺寸為97米×25米，由4臺重1.5噸、直徑1.5米的渦輪機驅動風扇。渦輪機的動力來自附近山頂一座800米深的水庫。水依靠重力做功，然后流入基地附近的河里。ONERA宣稱，得益于水力發電，“風之教堂”是全球同類設施中最環保的。
平均而言，莫丹-阿夫里厄科研基地每年有800個小時到1000個小時在與各種類型的“風”打交道。布魯諾·圣戎表示，2022年，ONERA獲得了創紀錄的1.692億歐元訂單，這個風洞群貢獻了2990萬歐元，其中大概1/3來自外國客戶。
“今后四五年，我們會非常忙碌，‘未來空中作戰系統’將在這里完成所有測試。”他透露。“未來空中作戰系統”由法國、德國、西班牙聯合研制，是以集成歐洲最尖端技術的第六代戰斗機為核心的全套裝備體系，也是“風之教堂”近年來承接的重量級項目之一。