风洞是个啥?是如何工作的风洞这个词,不能单从字面上来理解,属于航天高科技的东西,有点高大上的感觉,先进的35倍超音速风洞,目前没有几个国家能造出来,就连强大的老美,在这方面还是差点意思。从外形结构来看,风洞就是一个实验室,根据建造的规模,面积大小也不同,外面是金属材质,有出口和入口,各个位置装有控制器和阀门,用来模拟飞行器运行。
也有闭式结构的环形风洞,属于小型风洞,类似管道的形状,常常用于企业动力实验的设备,造价成本也没那么高。世界上的第一个风洞,由英国人韦纳姆建造,那个时候科技并不发达,用的材料是木头,截面46公分,总长度只有3.05米,测量数据全部由人工完成。如今,风洞也越来越庞大,面积达到了800平方米以上,足以容纳一架大型飞机,里面的机器设备可以控制气流,监测周围的气体流动情况,得出相关的实验数据,用来研究各种新型飞机,适用于航天、军事等领域。
中国的35倍音速风洞,启动以后风速可以达到12公里/秒,毫不夸张地说,产生的风力,能将34吨重的洲际导弹吹下来。有的人就要问,35倍音速风洞这么厉害,把它放在战场上,是不是可以取代卫星拦截系统,直接把导弹给吹下来,这个想法很大胆,但风洞还干不了这个事。需要提醒大家,前面只是说35倍音速风洞产生的风力能将导弹吹下来,这个风力只是在内部才会产生,更何况有的导弹发射以后会隐身,大部分时间都在大气层以外飞行,就连卫星和雷达拦截的几率也不高,用风洞对着导弹吹不太现实。
实际上风洞就是检测飞行器的场所,里面的空间足够大,安装各种设备和控制器,大大小小的飞机模型可以开进去。风洞内的发生器产生强大的气流,经过特殊管道,增强以后的气流可以形成风,吹到模型的表面,形成不同的大气噪声环境,飞机模型就会产生变化,感应器接收到这些数据,传输到控制中心,就可以计算出强大气流对模型的影响,后续在制造飞行器时,就可以适当改进参数,增加稳定性和安全性。
风洞产生强大的气流,受到场地和模型的影响,得出的数据也存在差异,对于一般的飞行器,普通风洞就可以达到测试要求,完全没有必要上超高音速风洞。这类普通风洞,对空间要求没有那么高,配备主要的大功率风扇和喷流管就可以,大多数国家的技术水平都能达到。我国建造风洞的发展历程1963年,我国就建造出了第一个风洞,那个时候的条件有多难,大家应该都知道,虽然起步晚了,但步子迈得并不小。
到了1968年,以钱学森、郭永怀等科学家提议,必须加快国内的空气动力研究,并在四川建了一座实验基地,那时的规模,在亚洲范围内是最大的风洞基地。当时建造出来的一个风洞,总长度不足3米,麻雀虽小,但五脏俱全,具备了低速、高速、超高速的动力,可以对飞行器进行风力、噪声、结冰等实验。像大家熟知的歼-10“枭龙”战机、和谐号高速列车、神舟系列飞船、杭州湾跨海大桥等这些重大项目,都在这个风洞基地测试过。