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为什么新型飞机上天前要进行风洞试验

  • 文章来源:科普中国网
  • 文章发布时间:2018年11月08日
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  作者:于哲峰

  1993年11月8日,首座高雷诺数风洞建成。说起风洞,你可知道,为什么新型飞机上天前要进行风洞试验呢?

  完成一架飞机的设计必须弄清楚飞机的动力学性能,需要进行反复测试。如果一架根据理论设计的样机直接飞上天空,危险性很大。所以从莱特兄弟开始,飞机设计师就充分利用风洞进行地面测试,在飞机上天之前尽量弄清其性能。

  风洞是一种产生人造气流的管道,用来研究物体在气流中所产生的气动效应以及进行耐热抗压实验等。世界上公认的第一个风洞是英国人韦纳姆在1871年建成的,其目的是为了测量物体与空气相对运动所受到的阻力。1901年,莱特兄弟为了得到正确的飞行资料,也利用风洞进行了200多个机翼模型的测试。根据模型测试的结果,他们不仅建成了当时最大的双翼滑翔机,而且在1903年发明了世界上第一架带动力的飞机。

  与试飞时飞机在空气中运动正好相反,风洞试验是把飞机、机翼或模型固定在管道中,用风扇、高压存贮气体释放等手段产生人造气流,通过准确地控制气流的速度、压力、温度等实验条件,可以高效地模拟飞机在各种复杂飞行状态下的空气动力学特征。风洞试验几乎是飞行器研发中不可或缺的环节。

  风洞种类多种多样,按气流速度可分为亚声速、跨声速、超声速、高超声速等类型;在直径尺寸上,小到几厘米,大到可容纳整架飞机。

  但风洞试验并不是完美的,它毕竟只是一种模拟实验,有其局限性,如气流会受到边界、模型支架的干扰,风洞中的气体参数不能完全替代真实情况等。因此,通过风洞试验的飞机还必须到真实环境中进行反复测试和验证。

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