风洞是产生人工气流并能观测气流或气流与物体之间的相互作用的管道装置,它是研究物体空气动力特性的主要实验设备之一。1871年,英国的F·H·韦纳姆建造了第一座开路式风洞。1885年,英国H·菲利普斯在这个风洞中做了实验。1900年,美国莱特兄弟建造了一座截面为406×406平方毫米,长1.8米的风洞。随后,法国G·艾菲尔和德国普朗特分别建造了开口和闭口的回路风洞。1928年,英国的国家物理实验室建造了直径为78毫米的超音速风洞。第二次世界大战后,高速风洞得到发展。1947年,美国国家航空咨询委员会首先建造了试验段尺寸为304毫米的开槽壁高速风洞。60年代,各类超高速实验设备也日臻成熟。目前全世界的风洞总数已达千余座。
风洞的发明,为各类飞行器的研制提供了模拟手段。50年代美国B—52型轰炸机的研制,曾进行了约1万小时的风洞实验。80年代第一架航天飞机的研制,则进行了约10万小时的风洞实验。
根据风洞在实验过程中所能达到的马赫数值的不同,分为低速,跨音速,超音速,高超音速等不同类型。最大低速风洞是美国国家航空航天局艾姆斯中心的国家全尺寸设备,实验段的尺寸为24.4×36.6平方米,足以实验一架完整的真飞机。雷诺数最高的大型跨音速风洞是美国兰利中心的国家跨音速设备,是一座实验尺寸为2.5×2.5平方米的低温风洞,采用喷注射液氮降温方法,使风洞实验的雷诺数接近或达到飞行器的实际飞行值。
这一试验也称强度试验。它的目的是要对飞机整体或某一部件进行结构验证,以便获得飞机整体和部件结构在载荷和环境条件下的状态、耐受力等数据。这种试验又分为有具体针对性的静力试验、动力试验、热强度试验和疲劳试验。
飞行试验的目的在于在真实飞行状态下,测试所有新飞机所使用的机上设备,进而检测这些新研制或经过技术改进的设备的性能。这种试验需要有专门的记录仪器,以及有遥测、遥控装置的模型飞机进行多次试飞。模型飞机既可以依靠自身动力从地面起飞,也可以由其他飞机投放,还可以用火箭动力发射。
这种试验是用于测试飞机的整体和各结构部分,以及其他附属机、构件和辅助设置在各种环境条件下的性能。一般来说,这些环境条件应当包括寒冷地带,火热地带,高原地区,海洋空域等,以此来试验飞机的发动机在高温、低温、常温状态下的启动和运转,以及飞机的结冰防冰,雷击,腐蚀敏感性,电子抗干扰力和外物吞咽试验。这些试验对于飞机的设计是十分重要的。
右上图
这是飞机的风洞试验,试验用飞机是准确的缩比模型
右下图
目前飞机气动部件的高速风动模拟试验基本上已被计算机模拟取代,但它在设计的最后阶段仍起重要作用。图为无外函风扇式发动机进行风洞试验
左上图
这是进行飞机的雷击试验,以此监测放电部位及其影响
左下图 这是正在进行飞机发动机着火试验
|