风洞的介绍
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发布时间:2022-05-06 02:08
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时间:2022-06-28 12:36
风洞
风洞,简单地说,就是根据运动的相对性原理,用以模拟各种飞行器在空中飞行的庞大试验设备。风洞是我国航空航天飞行器的“摇篮”,所有的飞机、火箭、卫星、导弹、飞船都是被风洞“吹”上天空的。
阳春3月,记者走进我国自主设计建造的亚洲最大的立式风洞,领略风洞里独特的风景。
置身人造“天空”
秦岭之巅还残雪点点,山脚之下已是桃花吐艳。汽车驶过一段蜿蜒的山路,眼前景象豁然开朗:翠绿的山林间,一座5层高的建筑拔地而起。
“我们到了,这就是亚洲最大的立式风洞。”听到陪同人员介绍,记者感到有些失望,因为眼前的景象与想象中完全不一样。新建成的立式风洞不算高大,也不显得很威武,甚至不如城市里常见的摩天大楼。
从外表看,与普通房屋唯一不同的是,该建筑身上“背”着一根粗大的铁管。技术人员对记者介绍:“可不能小瞧这铁家伙,它是产生气流的主要通道。”
其实,风洞普通的外表下有着神奇的“心脏”。步入其中,记者发现这片人造“天空”完全是用高科技的成果堆砌而成。
风洞建设是一个涉及多学科、跨专业的系统集成课题,囊括了包括气动力学、材料学、声学等20余个专业领域。整个立式风洞从破土动工到首次通气试验仅用了2年半,创造了中国风洞建设史上的奇迹。
大厅里,螺旋上升的旋梯簇拥着两节巨大的管道,好不壮观!与其说它是试验设备,不如说是风格前卫的建筑艺术品。
一路参观,记者发现该风洞“亮点”多多:实现了两个摄像头同时采集试验图像,计算机自动判读处理;率先将世界最先进的中压变频调速技术用于风洞主传动系统控制,电机转速精度提高50%……
负责人介绍说,立式风洞是我国庞大风洞家族中最引人瞩目的一颗新星,目前只有极少数发达国家拥有这种风洞。
感受“风”之神韵
风,来无影去无踪,自由之极。可在基地科研人员的手中,无影无踪无所不在的风被梳理成循规蹈矩、各种强度、各种“形状”的气流。
记者赶得巧,某飞行器模型自由尾旋改进试验正在立式风洞进行。
何谓尾旋?它是指飞机在持续的失速状态下,一面旋转一面急剧下降的现象。在人们尚未彻底了解它之前,尾旋的后果只有一个:机毁人亡。资料显示,1966年至1973年,美国因尾旋事故就损失了上百架F-4飞机。
控制中心里,值班员轻启电钮,巨大的电机开始转动。记者不由自主地用双手捂住耳朵,以抵挡将要到来的“惊雷般的怒吼”。可没想到,想象中的巨响没有到来,只有空气穿流的浅唱低吟。30米/秒、50米/秒……风速已到极至,记者站在隔音良好的试验段旁,却没有领略到“大风起兮”的意境。
你知道50米/秒风速是什么概念?胜过飓风!值班员告诉记者,如果把人放在试验段中,可以让你体验被风吹起、乘风飞翔的感觉。
我国首座立式风洞已形成强大的试验能力。负责人告诉记者:该型风洞除可完成现有水平式风洞中的大多数常规试验项目,还能完成飞机尾旋性能评估、返回式卫星及载人飞船回收过程中空气动力稳定性测试等。
资料链接
世界上公认的第一个风洞是英国人于1871年建成的。美国的莱特兄弟于1901年建造了风速12米/秒的风洞,从而发明了世界上第一架飞机。风洞的大量出现是在20世纪中叶。到目前为止,我国已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞。
群山连绵,植被茂密。从外表看,很难想象山里有洞,洞里卧虎藏龙。这些人工开凿的巨大山洞绵延数公里,横贯几座山,构成了目前中国也是亚洲最大的风洞群,包括低速风洞群、高速风洞群和超高速风洞群,分别应用于不同的研究试验范围。
2.4米×2.4米的大型风洞,是亚洲最大的跨声速风洞。走进这个世界级的大风洞,只见一枚国产新型导弹模型正在接受严格的气动试验。站在现代化的测试大厅,聆听着滚滚风雷的咆哮,看着试验数据在大屏幕上不断跳动,记者的血液一下子沸腾起来。
风洞试验,简单讲就是依据运动的相对性原理,将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中,人为制造气流流过,以此模拟空中的各种复杂飞行状态,获取试验数据。这是现代飞机、导弹、火箭等武器研制、定型的“必由之路”。
在高速风洞研究所的陈列室里,一排排“长征”系列运载火箭,各种新型作战飞机,各种战略、战术导弹的模型,看得人眼花缭乱。研究所负责人告诉记者,空气动力学是航空、航天工业的基础学科。风洞试验作为它的主要研究手段,其水平高低与一个国家的尖端科技、尤其是国防军事实力的强弱紧密相关。
因此,世界发达国家都非常重视发展空气动力试验研究机构。据了解,德国在1907年就成立了“哥廷根空气动力试验院”,并在此后不惜巨资修建了一批低速、高速、超高速和特种风洞,在世界上率先研制出喷气式飞机、弹道导弹;美国于1915年就成立了国家空气动力研究机构。
新中国从零开始发展航空航天事业时,风洞成为制约技术发展的“瓶颈”。当发达国家拥有了高性能的飞机、导弹时,中国自己研制的飞机、设计的导弹只有花大量外汇,拿到别国的风洞去做试验,还要看别人的脸色行事。而今天,任何先进的导弹、飞机,都可以在中国自己的风洞里拿到出厂的“通行证”。仅去年,中心的高速风洞研究所就先后试验解决了数百个技术问题,吹风试验5次打破历史最高纪录。
风洞人告诉记者,这些先进装备都是从这里的风洞“吹”出去的。他们说,那还只是“当年勇”,此刻我们所在的2.4米×2.4米风洞,是1997年12月首次通气试验宣告建成的。在这座大型风洞里,任何导弹、战机的模拟状态都更加接近实际飞行,可获得更为准确的试验数据。目前,我军的新型导弹、战机,都将首先从这里起飞,去精确命中目标、去自由翱翔蓝天。
太空飞船首先在这里遨游“苍穹”
大大小小的“神舟”飞船返回舱模型在记者面前摆了一大片,数一数,足足有100多个。那边还放着今年5月刚刚发射升空的“海洋”一号和“风云”一号卫星模型。
这是在中心的超高速风洞研究所。在宽敞明亮的试验大厅里,该所负责人告诉记者,航天技术是大国地位和国防实力的展示,而所有的航天飞行器,包括“ 神舟”飞船及其逃逸塔、返回舱等,都先要在风洞里“遨游太空”。尤其是飞船返回舱,在返回地球的过程中要穿越大气层,受到摩擦产生的高温及风、雨、雷、电影响,因而不仅其外型设计要经过“吹风”,其防热材料的选择也需经过多次风洞试验。
记者看到,经过加工制作的“神舟”返回舱模型,被科研人员送进电弧风洞,进行“热环境烧蚀”模拟试验。洞内高达几千摄氏度的高温气流,将模型外壳的防热材料烧成了明显的“蜂窝”状。技术人员介绍说,返回舱外壳的防热材料不仅要耐高温,而且对其烧蚀后的形状、均匀度等都有苛刻的要求。为选择最佳材料,这里已反复进行了上千次的试验。
矗立在另一边的激波风洞和1.2米×1.2米风洞,也是完成飞船返回舱试验的 “功勋风洞”。激波风洞是国内最大的、可在短时间运行的脉冲型超高速气动力、气动热试验设备,能模拟6~16倍音速的高速飞行器飞行环境,为飞行器在太空中飞行的空气动力特性研究提供准确数据。在1.2米×1.2米风洞中,“神舟”飞船、返回舱、逃逸塔等大量模型经历了数千次的气动试验、获取了数万个技术参数。通过反复提取试验数据、多次修改设计方案,才迎来中华“神舟”飞天的辉煌一刻。
4月1日,记者曾在“神舟”飞船着陆场目击“神舟”三号返回舱着陆,亲眼看到悬挂返回舱的90多根伞绳依次排列,没有一点缠绕。现场的专家称,不仅返回舱外壳材料的烧蚀达到最佳状态,着陆姿态也达到了最佳状态,说明飞船的空气动力试验达到了很高水平。
可以预见,在不久的将来,从这洞中飞出的“神舟”四号、“神舟”五号… …也将在茫茫太空写下神奇的篇章。
跻身国民经济主战场
漫步大大小小的风洞群,记者的目光被一座8米×6米、长达237米的庞然大物所吸引———这就是亚洲尺寸最大的低速风洞。这条盘踞在大山沟里的“巨龙” ,曾荣登国家科技进步奖的金榜。我国的东方明珠电视塔、西安仿古塔、成都万人体育馆等著名高层建筑,就是从这里获得“准生证”的。
低速风洞研究所的负责人告诉记者,利用空气动力学研究手段,对高层建筑、复杂外形建筑及桥梁等的风载风振现象进行风洞模拟试验,可以为抗风、抗振设计提供可靠的依据。
据说,对建筑物的第一次“风动”警告来自30多年前的美国。1971年,由美国著名桥梁专家设计建造的第一座斜拉索桥在强台风中扭曲折断。
1979年,中心承接了对红水河铁路桥模型的风洞试验,揭开了我国民用建筑抗风研究第一页,风洞的应用范围自此由单一的军工产品,拓展到广阔的国民经济主战场。
在这里的试验大厅里,摆放着上海东方明珠电视塔、北京新首都机场候机楼、厦门海沧大桥等许多精巧漂亮的建筑模型。技术人员说,东方明珠塔在设计之初,就在低速风洞中进行了上千次模型吹风试验,并修改了设计。1994年8月,一场强台风袭击我国东南沿海地区,许多高层建筑在风中倒塌,而东方明珠塔却安然无恙。北京新首都机场楼经风洞试验后发现,大楼一侧出现负压,修改设计后才破土动工。厦门海沧大桥是厦门市有史以来建设的最大一座桥,中心对该桥的模型进行了全面气动试验,对设计提出明确修改意见,确保深受台风灾害之苦的厦门人民用上放心桥。
磁悬浮高速列车、新一代中型载货汽车也是从这里启程的。我国的解放牌和东风牌中型载货汽车,造型曾几十年不变,其气动阻力系数比国外同类汽车要高出20%,燃料消耗要多出10%。“八五”期间,东风汽车技术中心与空气动力研究中心合作攻关,经4年努力设计出了新车型,其气动阻力和耗油量指数分别接近和达到国际先进水平。
亚洲雄风笑迎新挑战
前些年,对于中国的空气动力研究成就,曾闹过一场颇具戏剧性的“国际误会”———当国际上确认中国已拥有相当水平的空气动力研究设施时,美国人一口咬定是苏联帮着干的,而俄罗斯人则坚信是美国暗中帮的忙。若干年后,他们才不得不承认,这是中国人自力更生创造的奇迹。
20世纪60年代,一群来自北京、沈阳、哈尔滨的知识精英,来到这片深山沟,开始了艰苦的创业。如今,这里已建起亚洲最大的风洞群,拥有低速、高速和超高速等各类风洞,具备各种飞机、导弹、卫星、运载火箭及太空飞船等航空航天飞行器的空气动力研究试验能力。世界著名空气动力学家、法国宇航院院长奥里维尔博士来此参观后感叹:“我确信,这是一项能使中国走向巨大成功的世界性成就!”
然而,中国风洞人丝毫没有自满。在空气动力中心的几天里,记者发现所有 “风洞人”都在紧张忙碌着。科研一线的技术人员介绍说,随着现代军事科技的飞速发展,各种新式武器装备迅速出台亮相,我们的风洞群已难以完全适应新装备发展的需要。因此,一场大规模的技术改造正在这里展开。
记者看到,某新型导弹在经过改进的风洞环境中,正进行新一轮的试验。它要经过风、雨、雷、电、火、沙等各种条件下的严格考验。
一座座风洞,一座座丰碑。近年来,空气动力研究中心靠人才建洞,在建洞中育人,培养出一大批年轻的高素质人才。在这里,记者时时能感受到拼搏者的自豪、奉献者的胸怀和开拓者的蓬勃朝气。
在世界航空航天领域,中国“风洞人”将闯出一片更加广阔的发展空间。
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时间:2022-06-28 12:37
风洞,简单地说,就是根据运动的相对性原理,用以模拟各种飞行器在空中飞行的庞大试验设备。风洞是我国航空航天飞行器的“摇篮”,所有的飞机、火箭、卫星、导弹、飞船都是被风洞“吹”上天空的。
阳春3月,记者走进我国自主设计建造的亚洲最大的立式风洞,领略风洞里独特的风景。
置身人造“天空”
秦岭之巅还残雪点点,山脚之下已是桃花吐艳。汽车驶过一段蜿蜒的山路,眼前景象豁然开朗:翠绿的山林间,一座5层高的建筑拔地而起。
“我们到了,这就是亚洲最大的立式风洞。”听到陪同人员介绍,记者感到有些失望,因为眼前的景象与想象中完全不一样。新建成的立式风洞不算高大,也不显得很威武,甚至不如城市里常见的摩天大楼。
从外表看,与普通房屋唯一不同的是,该建筑身上“背”着一根粗大的铁管。技术人员对记者介绍:“可不能小瞧这铁家伙,它是产生气流的主要通道。”
其实,风洞普通的外表下有着神奇的“心脏”。步入其中,记者发现这片人造“天空”完全是用高科技的成果堆砌而成。
风洞建设是一个涉及多学科、跨专业的系统集成课题,囊括了包括气动力学、材料学、声学等20余个专业领域。整个立式风洞从破土动工到首次通气试验仅用了2年半,创造了中国风洞建设史上的奇迹。
大厅里,螺旋上升的旋梯簇拥着两节巨大的管道,好不壮观!与其说它是试验设备,不如说是风格前卫的建筑艺术品。
一路参观,记者发现该风洞“亮点”多多:实现了两个摄像头同时采集试验图像,计算机自动判读处理;率先将世界最先进的中压变频调速技术用于风洞主传动系统控制,电机转速精度提高50%……
负责人介绍说,立式风洞是我国庞大风洞家族中最引人瞩目的一颗新星,目前只有极少数发达国家拥有这种风洞。
感受“风”之神韵
风,来无影去无踪,自由之极。可在基地科研人员的手中,无影无踪无所不在的风被梳理成循规蹈矩、各种强度、各种“形状”的气流。
记者赶得巧,某飞行器模型自由尾旋改进试验正在立式风洞进行。
何谓尾旋?它是指飞机在持续的失速状态下,一面旋转一面急剧下降的现象。在人们尚未彻底了解它之前,尾旋的后果只有一个:机毁人亡。资料显示,1966年至1973年,美国因尾旋事故就损失了上百架F-4飞机。
控制中心里,值班员轻启电钮,巨大的电机开始转动。记者不由自主地用双手捂住耳朵,以抵挡将要到来的“惊雷般的怒吼”。可没想到,想象中的巨响没有到来,只有空气穿流的浅唱低吟。30米/秒、50米/秒……风速已到极至,记者站在隔音良好的试验段旁,却没有领略到“大风起兮”的意境。
你知道50米/秒风速是什么概念?胜过飓风!值班员告诉记者,如果把人放在试验段中,可以让你体验被风吹起、乘风飞翔的感觉。
我国首座立式风洞已形成强大的试验能力。负责人告诉记者:该型风洞除可完成现有水平式风洞中的大多数常规试验项目,还能完成飞机尾旋性能评估、返回式卫星及载人飞船回收过程中空气动力稳定性测试等。
在流体力学和昆虫化学生态学方面两个相同的名词。它们都叫做“风洞实验”。
可以指飞行器(包括飞机)的流体力学设计实验;而昆虫上则是在一个有流通空气的矩形空间中,观察活体虫子对气味物质的行为反应。
分类和原理
空气动力学实验分实物实验和模型实验两大类 。实物实验如飞机飞行实验和导弹实弹发射实验等,不会发生模型和环境等模拟失真问题,一直是鉴定飞行器气动性能和校准其他实验结果的最终手段,这类实验的费用昂贵,条件也难控制,而且不可能在产品研制的初始阶段进行,故空气动力学实验一般多指模型实验。空气动力学实验按空气(或其他气体)与模型(或实物)产生相对运动的方式不同可分为3类:①空气运动,模型不动,如风洞实验 。②空气静止,物体或模型运动,如飞行实验、模型自由飞实验(有动力或无动力飞行器模型在空气中飞行而进行实验)、火箭橇实验(用火箭推进的在轨道上高速行驶的滑车携带模型进行实验)、旋臂实验(旋臂机携带模型旋转而进行实验)等。③空气和模型都运动,如风洞自由飞实验(相对风洞气流投射模型而进行实验)、尾旋实验(在尾旋风洞上升气流中投入模型,并使其进入尾旋状态而进行实验)等。进行模型实验时,应保证模型流场与真实流场之间的相似,即除保证模型与实物几何相似以外,还应使两个流场有关的相似准数,如雷诺数、马赫数、普朗特数等对应相等(见流体力学相似准数)。实际上,在一般模型实验(如风洞实验)条件下,很难保证这些相似准数全部相等,只能根据具体情况使主要相似准数相等或达到自准范围。例如涉及粘性或阻力的实验应使雷诺数相等;对于可压缩流动的实验,必须保证马赫数相等,等等。应该满足而未能满足相似准数相等而导致的实验误差,有时也可通过数据修正予以消除,如雷诺数修正。洞壁和模型支架对流场的干扰也应修正。空气动力学实验主要测量气流参数,观测流动现象和状态,测定作用在模型上的气动力等。实验结果一般都整理成无量纲的相似准数,以便从模型推广到实物。
风洞和风洞实验 风洞是进行空气动力学实验的一种主要设备,几乎绝大多数的空气动力学实验都在各种类型的风洞中进行。风洞的原理是使用动力装置在一个专门设计的管道内驱动一股可控气流,使其流过安置在实验段的静止模型,模拟实物在静止空气中的运动。测量作用在模型上的空气动力,观测模型表面及周围的流动现象。根据相似理论将实验结果整理成可用于实物的相似准数。实验段是风洞的中心部件,实验段流场应模拟真实流场,其气流品质如均匀度、稳定度(指参数随时间变化的情况)、湍流度等,应达到一定指标。风洞主要按实验段速度范围分类,速度范围不同,其工作原理、型式、结构及典型尺寸也各异。低速风洞:实验段速度范围为0~100 米/秒或马赫数Ma=0~0.3左右 ;亚声速风洞:Ma=0.3~0.8左右;跨声速风洞:Ma=0.8 ~1.4(或1.2)左右;超声速风洞:Ma=1.5~5.0左右;高超声速风洞Ma=5.0~10(或12);高焓高超声速风洞Ma>10(或12)。风洞实验的主要优点是:①实验条件(包括气流状态和模型状态两方面)易于控制。②流动参数可各自独立变化。③模型静止,测量方便而且容易准确。④一般不受大气环境变化的影响 。⑤ 与其他空气动力学实验手段相比,价廉、可靠等。缺点是难以满足全部相似准数相等,存在洞壁和模型支架干扰等,但可通过数据修正方法部分或大部克服。
风洞实验的主要项目有测力实验、测压实验、传热实验、动态模型实验和流态观测实验等。测力和测压实验是测定作用于模型或模型部件(如飞行器模型中的一个机翼等)的气动力及表面压强分布,多用于为飞行器设计提供气动特性数据。传热实验主要用于研究超声速或高超声速飞行器上的气动加热现象。动态模型实验包括颤振、抖振和动稳定性实验等 ,要求模型除满足几何相似外还能模拟实物的结构刚度、质量分布和变形。流态观测实验广泛用于研究流动的基本现象和机理。计算机在风洞实验中的应用极大地提高了实验的自动化、高效率和高精度的水平。
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风洞
风洞,简单地说,就是根据运动的相对性原理,用以模拟各种飞行器在空中飞行的庞大试验设备。风洞是我国航空航天飞行器的“摇篮”,所有的飞机、火箭、卫星、导弹、飞船都是被风洞“吹”上天空的。
阳春3月,记者走进我国自主设计建造的亚洲最大的立式风洞,领略风洞里独特的风景。
置身人造“天空”
秦岭之巅还残雪点点,山脚之下已是桃花吐艳。汽车驶过一段蜿蜒的山路,眼前景象豁然开朗:翠绿的山林间,一座5层高的建筑拔地而起。
“我们到了,这就是亚洲最大的立式风洞。”听到陪同人员介绍,记者感到有些失望,因为眼前的景象与想象中完全不一样。新建成的立式风洞不算高大,也不显得很威武,甚至不如城市里常见的摩天大楼。
从外表看,与普通房屋唯一不同的是,该建筑身上“背”着一根粗大的铁管。技术人员对记者介绍:“可不能小瞧这铁家伙,它是产生气流的主要通道。”
其实,风洞普通的外表下有着神奇的“心脏”。步入其中,记者发现这片人造“天空”完全是用高科技的成果堆砌而成。
风洞建设是一个涉及多学科、跨专业的系统集成课题,囊括了包括气动力学、材料学、声学等20余个专业领域。整个立式风洞从破土动工到首次通气试验仅用了2年半,创造了中国风洞建设史上的奇迹。
大厅里,螺旋上升的旋梯簇拥着两节巨大的管道,好不壮观!与其说它是试验设备,不如说是风格前卫的建筑艺术品。
一路参观,记者发现该风洞“亮点”多多:实现了两个摄像头同时采集试验图像,计算机自动判读处理;率先将世界最先进的中压变频调速技术用于风洞主传动系统控制,电机转速精度提高50%……
负责人介绍说,立式风洞是我国庞大风洞家族中最引人瞩目的一颗新星,目前只有极少数发达国家拥有这种风洞。
感受“风”之神韵
风,来无影去无踪,自由之极。可在基地科研人员的手中,无影无踪无所不在的风被梳理成循规蹈矩、各种强度、各种“形状”的气流。
记者赶得巧,某飞行器模型自由尾旋改进试验正在立式风洞进行。
何谓尾旋?它是指飞机在持续的失速状态下,一面旋转一面急剧下降的现象。在人们尚未彻底了解它之前,尾旋的后果只有一个:机毁人亡。资料显示,1966年至1973年,美国因尾旋事故就损失了上百架F-4飞机。
控制中心里,值班员轻启电钮,巨大的电机开始转动。记者不由自主地用双手捂住耳朵,以抵挡将要到来的“惊雷般的怒吼”。可没想到,想象中的巨响没有到来,只有空气穿流的浅唱低吟。30米/秒、50米/秒……风速已到极至,记者站在隔音良好的试验段旁,却没有领略到“大风起兮”的意境。
你知道50米/秒风速是什么概念?胜过飓风!值班员告诉记者,如果把人放在试验段中,可以让你体验被风吹起、乘风飞翔的感觉。
我国首座立式风洞已形成强大的试验能力。负责人告诉记者:该型风洞除可完成现有水平式风洞中的大多数常规试验项目,还能完成飞机尾旋性能评估、返回式卫星及载人飞船回收过程中空气动力稳定性测试等。
资料链接
世界上公认的第一个风洞是英国人于1871年建成的。美国的莱特兄弟于1901年建造了风速12米/秒的风洞,从而发明了世界上第一架飞机。风洞的大量出现是在20世纪中叶。到目前为止,我国已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞。
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时间:2022-06-28 12:38
新型导弹先要在这里飞行,新型战机先要在这里翱翔蓝天,飞船先要在这里遨游太空……中国的一切航空航天飞行器都要从这里领取上天的“通行证”。请看——
中国风洞群的特殊贡献
●蒲国永 李国金 本报记者 范炬炜
今年3月25日晚,一个白色的流线形物体从中国酒泉发射升空。
全世界都注意到这次辉煌的发射。然而,某航天大国的太空和地面观测网在紧密搜寻了十多个小时后,才找到了“神舟”三号飞船的轨道信息。各国航天界专家纷纷就此发表感叹:中国人的空气动力技术已跃升至世界先进水平。
是的,从我国第一枚导弹发射到第一颗人造卫星上天;从第一枚运载火箭飞向太平洋到第一艘宇宙飞船遨游太空……每一项“惊世之作”的诞生,都在证明着中国空气动力研究水平与试验能力的迅速提高,都铭刻着中国空气动力研究中心作出的特殊贡献。
6月下旬,记者来到位于西南大山深处的空气动力研究中心,来到镶嵌在重峦叠嶂中的亚洲最大风洞群,再次聆听中国空气动力研究事业发展迅捷的脚步声。
导弹、战机首先在这里飞行
群山连绵,植被茂密。从外表看,很难想象山里有洞,洞里卧虎藏龙。这些人工开凿的巨大山洞绵延数公里,横贯几座山,构成了目前中国也是亚洲最大的风洞群,包括低速风洞群、高速风洞群和超高速风洞群,分别应用于不同的研究试验范围。
2.4米×2.4米的大型风洞,是亚洲最大的跨声速风洞。走进这个世界级的大风洞,只见一枚国产新型导弹模型正在接受严格的气动试验。站在现代化的测试大厅,聆听着滚滚风雷的咆哮,看着试验数据在大屏幕上不断跳动,记者的血液一下子沸腾起来。
风洞试验,简单讲就是依据运动的相对性原理,将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中,人为制造气流流过,以此模拟空中的各种复杂飞行状态,获取试验数据。这是现代飞机、导弹、火箭等武器研制、定型的“必由之路”。
在高速风洞研究所的陈列室里,一排排“长征”系列运载火箭,各种新型作战飞机,各种战略、战术导弹的模型,看得人眼花缭乱。研究所负责人告诉记者,空气动力学是航空、航天工业的基础学科。风洞试验作为它的主要研究手段,其水平高低与一个国家的尖端科技、尤其是国防军事实力的强弱紧密相关。
因此,世界发达国家都非常重视发展空气动力试验研究机构。据了解,德国在1907年就成立了“哥廷根空气动力试验院”,并在此后不惜巨资修建了一批低速、高速、超高速和特种风洞,在世界上率先研制出喷气式飞机、弹道导弹;美国于1915年就成立了国家空气动力研究机构。
新中国从零开始发展航空航天事业时,风洞成为制约技术发展的“瓶颈”。当发达国家拥有了高性能的飞机、导弹时,中国自己研制的飞机、设计的导弹只有花大量外汇,拿到别国的风洞去做试验,还要看别人的脸色行事。而今天,任何先进的导弹、飞机,都可以在中国自己的风洞里拿到出厂的“通行证”。仅去年,中心的高速风洞研究所就先后试验解决了数百个技术问题,吹风试验5次打破历史最高纪录。
风洞人告诉记者,这些先进装备都是从这里的风洞“吹”出去的。他们说,那还只是“当年勇”,此刻我们所在的2.4米×2.4米风洞,是1997年12月首次通气试验宣告建成的。在这座大型风洞里,任何导弹、战机的模拟状态都更加接近实际飞行,可获得更为准确的试验数据。目前,我军的新型导弹、战机,都将首先从这里起飞,去精确命中目标、去自由翱翔蓝天。
太空飞船首先在这里遨游“苍穹”
大大小小的“神舟”飞船返回舱模型在记者面前摆了一大片,数一数,足足有100多个。那边还放着今年5月刚刚发射升空的“海洋”一号和“风云”一号卫星模型。
这是在中心的超高速风洞研究所。在宽敞明亮的试验大厅里,该所负责人告诉记者,航天技术是大国地位和国防实力的展示,而所有的航天飞行器,包括“ 神舟”飞船及其逃逸塔、返回舱等,都先要在风洞里“遨游太空”。尤其是飞船返回舱,在返回地球的过程中要穿越大气层,受到摩擦产生的高温及风、雨、雷、电影响,因而不仅其外型设计要经过“吹风”,其防热材料的选择也需经过多次风洞试验。
记者看到,经过加工制作的“神舟”返回舱模型,被科研人员送进电弧风洞,进行“热环境烧蚀”模拟试验。洞内高达几千摄氏度的高温气流,将模型外壳的防热材料烧成了明显的“蜂窝”状。技术人员介绍说,返回舱外壳的防热材料不仅要耐高温,而且对其烧蚀后的形状、均匀度等都有苛刻的要求。为选择最佳材料,这里已反复进行了上千次的试验。
矗立在另一边的激波风洞和1.2米×1.2米风洞,也是完成飞船返回舱试验的 “功勋风洞”。激波风洞是国内最大的、可在短时间运行的脉冲型超高速气动力、气动热试验设备,能模拟6~16倍音速的高速飞行器飞行环境,为飞行器在太空中飞行的空气动力特性研究提供准确数据。在1.2米×1.2米风洞中,“神舟”飞船、返回舱、逃逸塔等大量模型经历了数千次的气动试验、获取了数万个技术参数。通过反复提取试验数据、多次修改设计方案,才迎来中华“神舟”飞天的辉煌一刻。
4月1日,记者曾在“神舟”飞船着陆场目击“神舟”三号返回舱着陆,亲眼看到悬挂返回舱的90多根伞绳依次排列,没有一点缠绕。现场的专家称,不仅返回舱外壳材料的烧蚀达到最佳状态,着陆姿态也达到了最佳状态,说明飞船的空气动力试验达到了很高水平。
可以预见,在不久的将来,从这洞中飞出的“神舟”四号、“神舟”五号… …也将在茫茫太空写下神奇的篇章。
跻身国民经济主战场
漫步大大小小的风洞群,记者的目光被一座8米×6米、长达237米的庞然大物所吸引———这就是亚洲尺寸最大的低速风洞。这条盘踞在大山沟里的“巨龙” ,曾荣登国家科技进步奖的金榜。我国的东方明珠电视塔、西安仿古塔、成都万人体育馆等著名高层建筑,就是从这里获得“准生证”的。
低速风洞研究所的负责人告诉记者,利用空气动力学研究手段,对高层建筑、复杂外形建筑及桥梁等的风载风振现象进行风洞模拟试验,可以为抗风、抗振设计提供可靠的依据。
据说,对建筑物的第一次“风动”警告来自30多年前的美国。1971年,由美国著名桥梁专家设计建造的第一座斜拉索桥在强台风中扭曲折断。
1979年,中心承接了对红水河铁路桥模型的风洞试验,揭开了我国民用建筑抗风研究第一页,风洞的应用范围自此由单一的军工产品,拓展到广阔的国民经济主战场。
在这里的试验大厅里,摆放着上海东方明珠电视塔、北京新首都机场候机楼、厦门海沧大桥等许多精巧漂亮的建筑模型。技术人员说,东方明珠塔在设计之初,就在低速风洞中进行了上千次模型吹风试验,并修改了设计。1994年8月,一场强台风袭击我国东南沿海地区,许多高层建筑在风中倒塌,而东方明珠塔却安然无恙。北京新首都机场楼经风洞试验后发现,大楼一侧出现负压,修改设计后才破土动工。厦门海沧大桥是厦门市有史以来建设的最大一座桥,中心对该桥的模型进行了全面气动试验,对设计提出明确修改意见,确保深受台风灾害之苦的厦门人民用上放心桥。
磁悬浮高速列车、新一代中型载货汽车也是从这里启程的。我国的解放牌和东风牌中型载货汽车,造型曾几十年不变,其气动阻力系数比国外同类汽车要高出20%,燃料消耗要多出10%。“八五”期间,东风汽车技术中心与空气动力研究中心合作攻关,经4年努力设计出了新车型,其气动阻力和耗油量指数分别接近和达到国际先进水平。
亚洲雄风笑迎新挑战
前些年,对于中国的空气动力研究成就,曾闹过一场颇具戏剧性的“国际误会”———当国际上确认中国已拥有相当水平的空气动力研究设施时,美国人一口咬定是苏联帮着干的,而俄罗斯人则坚信是美国暗中帮的忙。若干年后,他们才不得不承认,这是中国人自力更生创造的奇迹。
20世纪60年代,一群来自北京、沈阳、哈尔滨的知识精英,来到这片深山沟,开始了艰苦的创业。如今,这里已建起亚洲最大的风洞群,拥有低速、高速和超高速等各类风洞,具备各种飞机、导弹、卫星、运载火箭及太空飞船等航空航天飞行器的空气动力研究试验能力。世界著名空气动力学家、法国宇航院院长奥里维尔博士来此参观后感叹:“我确信,这是一项能使中国走向巨大成功的世界性成就!”
然而,中国风洞人丝毫没有自满。在空气动力中心的几天里,记者发现所有 “风洞人”都在紧张忙碌着。科研一线的技术人员介绍说,随着现代军事科技的飞速发展,各种新式武器装备迅速出台亮相,我们的风洞群已难以完全适应新装备发展的需要。因此,一场大规模的技术改造正在这里展开。
记者看到,某新型导弹在经过改进的风洞环境中,正进行新一轮的试验。它要经过风、雨、雷、电、火、沙等各种条件下的严格考验。
一座座风洞,一座座丰碑。近年来,空气动力研究中心靠人才建洞,在建洞中育人,培养出一大批年轻的高素质人才。在这里,记者时时能感受到拼搏者的自豪、奉献者的胸怀和开拓者的蓬勃朝气。
在世界航空航天领域,中国“风洞人”将闯出一片更加广阔的发展空间。
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时间:2022-06-28 12:38
什么是风洞
风洞一般称之为风洞试验。简单地讲,就是依据运动的相对性原理,将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中,人为制造气流流过,以此模拟空中各种复杂的飞行状态,获取试验数据。这是现代飞机、导弹、火箭等研制定型和生产的“绿色通道”。简单的说,风洞就是在地面上人为地创造一个“天空”。至于我们国家的风洞为什么会选择建在大山深处,那是历史原因造成的。
发达国家如何发展空气动力学
空气动力学是目前世界科学领域里最为活跃、最具有发展潜力的学科之一。世界各发达国家对空气动力学的发展都给予了高度重视,不惜花费巨额资金建设空气动力试验设施并开展研究工作。
美国早在80年代中期出台的震撼全球的超级跨世纪工程——“星球大战”计划中,就曾把作为基础学科的空气动力学放在非常突出的重要位置上。的确,如果不先在空气动力学上获得重大突破,这个将耗资1万亿美元的超级工程,很多关键技术将无法解决。紧接着在1985年发表的“美国航空航天2000年”中,也把空气动力学列为需要解决的七个问题中的第一个。而剩下的六个问题中还有四个与空气动力学有关。这使美国花费巨额投资研制了每秒20亿次的超级计算机专门为空气动力学研究服务。
前苏联在“十月*”胜利后的第二年,列宁就下令组建了国家空气动力研究机构——*流体动力研究院,并任命“俄罗斯航空之父”茹可夫斯基担任院长,这一决策为前苏联成为世界上另一个航天大国奠定了坚实的基础。二次大战之前,斯大林曾下令建造了世界上第一座可用于进行整架飞机试验的全尺寸风洞。与美国相比,前苏联在空气动力学的整体水平上毫不逊色,甚至在许多方面都领先于美国,它在航空航天领域取得的一系列成就足以说明这一点。
英、法两国在二次大战前均为名列前茅的老牌航空先进国家,然而战后他们突然发现自己比美、苏等国落后了一截,于是两国重振旗鼓、奋起直追。在战后第二年,法国*便决定把因战争和被占领分散到全国各地的研究机构组织到一起,组建了国家空气动力研究机构,并在阿尔卑斯山腹地开始创建莫当试验中心,堪称世界一流的大功率空气动力试验风洞设备。曾经发明了世界上第一座风洞的英国人更是不甘落后,除了*加强对空气动力学的领导规划之外,充分利用大学进行基础学科的研究。据有关资料透露,在英国的46所大学里,至少有30个以上高水平的空气动力研究试验室。
日本在战后受到*的情况下,航空工业曾有过长达8年的空白。但在此期间,其基础研究——空气动力学则进展神速。仅60年代,就先后仿制出11种飞机,自行设计8种飞机。