东大发现西大高超音速仿真软件有致命缺陷

据称，中国科学家发现了美国宇航局主要高超音速空气动力学建模软件程序之一的重大缺陷。

科学家声称，Vulcan-CFD软件无法在高超音速飞行器表面高速下准确模拟复杂的化学。

中国团队表示，美国宇航局兰利研究中心使用，依赖它可能会导致“不可避免的错误结果”。

据《南华早报》(SCMP)周一报道，在模拟高温消融方面尤其如此。

国立国防技术大学高超音速技术实验室的一篇新论文强调了Vulcan-CFD的问题。 这篇同行评审论文于3月14日发表在中国学术期刊《Acta Aerodynamica Sinica》上。

在刘军教授的带领下，该论文解释说，当飞机的速度超过5马赫时，与空气的强烈摩擦会产生灼热的温度，可以电离空气分子并引发化学反应。 如果不准确建模，这可能会影响工作高超音速车辆的有效开发。

Vulcan-CFD可能有缺陷

这些复杂的反应可能会对飞机表面造成侵蚀，并影响周围的空气温度或密度。 不准确的建模数据可能会对飞机安全和性能产生重大影响。

美国宇航局的Vulcan-CFD是一个高度先进的计算流体动力学(CFD)软件，旨在模拟可压缩和湍流的Navier-Stokes流。 该软件旨在处理涉及有限速率化学和热力学非平衡过程的复杂模拟。

设计高超音速载具非常复杂，涉及准确建模和理解各种物理现象。这些现象包括但不限于空气动力学加热、流动中的化学反应、冲击波相互作用和边界层效应。

因此，像Vulcan-CFD这样的建模软件在任何工程团队的工具包中都很有效。然而，虽然Vulcan-CFD用于设计和分析高超音速飞行器，但它并不是航空航天工程师和研究人员可用的唯一工具。

由于其敏感性，Vulcan-CFD受到出口管制，其分销仅限于美国境内。

然而，美国宇航局在2020年发表了一篇学术论文，介绍了其工作原理及其采用的一些关键方程。

根据刘和他的团队的说法，该软件在行业内得到了广泛认可。利用这些，Lui和他的团队深入研究了Vulcan-CFD的内部运作，并做出了他们所谓的发现。

依赖它可能会推迟美国的高超音速

如果是真的，这可以解释为什么美国的高超音速计划似乎在国际舞台上落后。例如，4月3日，朝鲜宣布成功测试一种名为火星16B的陆基高超音速滑翔导弹。

与此同时，美国陆军的远程高超音速武器(LRHW)在2021年和2022年连续失败，导致随后的三次计划发射被取消或推迟。

美国国会预算办公室报告称，“剩余的基本挑战涉及管理高超音速导弹在大部分飞行期间在大气中高速飞行所暴露的极端热量。”

“屏蔽高超音速导弹的敏感电子产品，了解各种材料的性能，并在高达3000华氏度的持续温度下预测空气动力学需要广泛的飞行测试。测试正在进行中，但近年来的失败推迟了进展，”它补充说。

如果Vulcan-CFD受到严重依赖，并且中国研究团队的发现是正确的，这可能意味着美国高超音速研究团队可能需要改变策略才能赶上。