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什麽是風洞?娛樂風洞還是風洞?

風洞

風洞,簡單來說就是根據運動相對性原理,模擬各種飛行器在空中飛行的巨大試驗設備。風洞是中國航天飛行器的“搖籃”。所有的飛機、火箭、衛星、導彈和宇宙飛船都是由風洞“吹”向天空的。

陽春三月,記者走進中國自主設計建造的亞洲最大垂直風洞,欣賞風洞中獨特的風景。

身處人造“天空”

秦嶺山頂還下著點點雪,山腳下桃花開。汽車駛過壹條蜿蜒的山路,眼前的景象豁然開朗:壹座五層小樓在青山間拔地而起。

“我們到了。這是亞洲最大的垂直風洞。”聽到隨行工作人員的介紹,記者感到有些失望,因為眼前的景象和他想象的完全不壹樣。新建的垂直風洞不高,看起來也不威武,甚至比城市裏常見的摩天大樓還不如。

從外面看,和普通房子唯壹的區別就是樓後面有壹根粗大的鐵管。技術人員告訴記者:“妳可不能小看這個鐵家夥,它是產生氣流的主要通道。”

其實,在風洞平凡的外表下,有壹顆神奇的“心”。步入其中,記者發現,這片人造的“天空”完全是用高科技成果堆砌而成。

風洞建造是壹門多學科、跨學科的系統集成學科,涵蓋空氣動力學、材料科學、聲學等20多個專業領域。整個垂直風洞從破土動工到第壹次通風試驗只用了兩年半的時間,創造了我國風洞建設史上的奇跡。

在大廳裏,旋轉樓梯被兩條巨大的管道環繞,十分壯觀!與其說它是壹個實驗裝置,不如說它是壹件前衛的建築藝術品。

壹路走訪,記者發現風洞有不少“亮點”:兩臺攝像機同時采集測試圖像,計算機自動判讀處理;率先將世界最先進的中壓變頻調速技術應用於風洞主傳動系統控制,電機轉速精度提高50%...

該負責人表示,垂直風洞是中國龐大的風洞家族中最引人註目的新星。目前只有少數發達國家有這種風洞。

感受“風”的魅力

風,來去無蹤,極其自由。但在基地科研人員手裏,看不見的、無處不在的風,可以梳理成各種規則、強度、形狀的氣流。

記者正巧趕上,壹架飛機模型的自由尾旋改進試驗正在垂直風洞中進行。

什麽是旋轉?指飛機在連續失速狀態下旋轉時急劇下降的現象。在人們完全理解之前,自旋的後果只有壹個:機毀人亡。數據顯示,從1966到1973,美國因尾旋事故損失了數百架F-4飛機。

在控制中心,服務員輕彈按鈕,巨大的馬達開始轉動。記者不由自主地用手捂住耳朵,以抵禦即將到來的“雷鳴般的吼聲”。沒想到,想象中的噪音沒有來,只有空氣流過小溪的淺吟。30米/秒,50米/秒...風速已經到了極點,記者站在隔熱良好的實驗段旁,卻沒有領略到“風起雲湧”的意境。

妳知道50 m/s風速的概念嗎?比颶風好!服務員告訴記者,如果把人放在實驗段,就能體驗到被風吹起,被風吹飛的感覺。

中國第壹座垂直風洞已經形成了強大的試驗能力。該負責人告訴記者,該型風洞不僅可以完成現有水平風洞中的大部分常規試驗項目,還可以完成返回式衛星和載人飛船回收過程中的飛行器尾旋性能評估和氣動穩定性試驗。

數據傳輸器

世界上公認的第壹座風洞是英國人在1871年建造的。1901年,美國萊特兄弟建造了風速為12米/秒的風洞,從而發明了世界上第壹架飛機。20世紀中期出現了大量的風洞。到目前為止,我國已有低速、高速、超高速和激波、電弧等風洞。

群山連綿,植被茂密。從外面看,很難想象山中有洞,臥虎藏龍。這些人工開鑿的巨大洞穴綿延數公裏,跨越數座大山,形成了中國乃至亞洲最大的風洞群,包括低速風洞群、高速風洞群和超高速風洞群,應用於不同的研究和試驗領域。

2.4m× 2.4m大型風洞是亞洲最大的跨音速風洞。走進這座世界壹流的風洞,我看到壹個新的國產導彈模型正在接受嚴格的空氣動力學測試。站在現代化的試驗大廳裏,聽著滾滾風雷的轟鳴,看著大屏幕上不斷跳動的試驗數據,記者的血液壹下子沸騰了。

風洞試驗簡單來說就是根據運動的相對性原理,將飛行器的模型或物體固定在地面的人工環境中,人為制造氣流使其流過,從而在空中模擬各種復雜的飛行狀態,獲取試驗數據。這是現代飛機、導彈、火箭等武器研制定型的必由之路。

在高速風洞研究所的陳列室裏,壹排排“長征”系列運載火箭、各種新型作戰飛機、各種型號的戰略戰術導彈令人眼花繚亂。該所負責人告訴記者,空氣動力學是航空航天工業的基礎學科。風洞試驗作為其主要研究手段,其水平與壹個國家的尖端科技,尤其是國防軍事實力密切相關。

因此,世界發達國家都非常重視空氣動力學實驗研究機構的發展。據了解,德國在1907建立了“哥廷根空氣動力實驗所”,此後不惜重金建設了多座低速、高速、超高速和特種風洞,在世界上率先研制出噴氣式飛機和彈道導彈;美國在1915成立了國家空氣動力研究所。

新中國從零開始發展航天事業時,風洞成為制約技術發展的“瓶頸”。發達國家有了高性能的飛機和導彈,中國自己的飛機和導彈卻要花很多外匯,拿到他國風洞裏測試,看別人臉色。今天,任何先進的導彈或飛機都可以在中國自己的風洞裏拿到工廠“通行證”。僅去年壹年,該中心高速風洞研究所就先後嘗試解決數百項技術難題,吹風試驗5次破紀錄。

風洞人士告訴記者,這些先進設備就是從這裏的風洞裏“吹”出來的。他們說那只是“當年的勇敢”。此刻,我們所在的2.4m× 2.4m風洞宣布在1997+2月進行第壹次通風測試。在這個大型風洞中,任何導彈和戰鬥機的模擬狀態都更接近實際飛行,可以獲得更準確的試驗數據。目前,我軍新型導彈和戰鬥機將首先從這裏起飛,準確命中目標,在藍天上自由翺翔。

飛船首先在這裏的“蒼穹”漫遊。

“神舟”飛船返回艙大大小小的模型擺在記者面前,數起來有100多個。還有今年5月剛剛發射的海洋壹號和風雲壹號的衛星模型。

這是中心的超高速風洞研究所。在寬敞明亮的試驗大廳裏,該所負責人告訴記者,航天技術是大國地位和國防實力的展示,包括神舟飛船及其逃逸塔和返回艙在內的所有航天飛行器都要先在風洞中“遨遊太空”。特別是飛船的返回艙在返回地球的過程中會穿過大氣層,會受到摩擦產生的高溫以及風、雨、雷、電影的聲音。因此,不僅其外觀設計要經過“吹”,其耐熱材料的選擇也要經過多次風洞試驗。

記者看到,加工好的“神舟”號返回艙模型被科研人員送到弧形風洞進行“熱環境燒蝕”模擬試驗。洞內高達數千攝氏度的高溫氣流,將模型外殼的防熱材料燒成明顯的“蜂巢”狀。技術人員說,返回艙殼體的防熱材料不僅要耐高溫,而且燒蝕後對其形狀和均勻性也有嚴格要求。為了選擇最好的材料,這裏重復了上千次實驗。

沖擊波風洞和矗立在對岸的1.2m× 1.2m風洞,也是完成飛船返回艙試驗的“功勛風洞”。激波風洞是國內最大的脈沖式超高速氣動和氣動熱試驗設備,可短時間運行。可以模擬6~16倍音速的高速飛行器的飛行環境,為飛行器在太空飛行的氣動特性研究提供準確的數據。在1.2m× 1.2m的風洞中,“神舟”飛船、返回艙、逃逸塔等大量模型經過了上千次的氣動試驗,獲得了上萬個技術參數。只有反復提取試驗數據,多次修改設計方案,才能迎來中國“神舟”飛天的輝煌時刻。

4月1日,記者在神舟飛船著陸場見證了神舟三號返回艙的著陸,親眼看到從返回艙上垂下的90多根傘繩整齊有序,沒有任何纏繞。現場專家表示,不僅返回艙殼體材料燒蝕達到最佳狀態,著陸姿態也達到最佳狀態,說明飛船的氣動試驗達到了較高水平。

可以預見,在不久的將來,飛出這個洞穴的“神舟四號”、“神舟五號”也將在浩瀚的太空書寫神奇的篇章。

成為國民經濟的主戰場

漫步在大大小小的風洞群中,記者的目光被壹個8米×6米、長237米的龐然大物所吸引——這是亞洲最大的低速風洞。這條盤踞在大山溝裏的“龍”,曾獲國家科技進步獎金獎。中國著名的高層建築,如東方明珠電視塔、Xi仿古塔、成都體育館等,都是從這裏獲得“準生證”的。

低速風洞研究所負責人告訴記者,高層建築、形狀復雜的建築、橋梁等風致振動現象的風洞模擬試驗,可以為抗風抗震設計提供可靠依據。

據說第壹個針對建築物的“風”警報來自30多年前的美國。1971年,美國著名橋梁專家設計建造的第壹座斜拉橋在強臺風中扭曲斷裂。

65438-0979,該中心承擔了紅水河鐵路橋模型風洞試驗,揭開了我國民用建築抗風研究的第壹頁。從此,風洞的應用範圍從單壹的軍工產品擴展到了廣闊的國民經濟主戰場。

在這裏的實驗館裏,有上海東方明珠電視塔、北京新首都機場航站樓、廈門海滄大橋等許多精美絕倫的建築模型。技術人員說,東方明珠塔設計之初,在低速風洞中進行了上千次模型吹風試驗,對設計進行了修改。1994年8月,我國東南沿海地區遭遇強臺風襲擊,多棟高樓在大風中倒塌,東方明珠卻安然無恙。北京新首都機場大樓風洞試驗後發現,大樓壹側出現負壓,修改設計後地面斷裂。廈門海滄大橋是廈門有史以來最大的橋梁。該中心對大橋模型進行了全面的空氣動力測試,並提出了明確的設計修改建議,以確保遭受臺風災害的廈門人民能夠使用放心的大橋。

磁懸浮高速列車和新壹代中型貨車也從這裏出發。中國的解放牌、東風牌中型貨車幾十年不變,氣動阻力系數比國外同類貨車高20%,油耗高10%。“八五”期間,東風汽車技術中心與空氣動力研究中心合作攻關,經過四年的努力,設計出壹款新車型,其氣動阻力和油耗指標分別接近和達到國際先進水平。

亞洲微笑著迎接新的挑戰。

幾年前,對中國的空氣動力學研究成果有壹個戲劇性的“國際誤解”——當國際社會確認中國擁有相當高水平的空氣動力學研究設施時,美國人堅持認為是蘇聯幫忙,而俄羅斯人堅信是美國暗中幫忙。過了好幾年,他們才不得不承認這是中國人通過自己的努力創造的奇跡。

上世紀60年代,壹批來自北京、沈陽、哈爾濱的知識精英來到這個深溝,開始了艱苦創業。如今,這裏建成了亞洲最大的風洞群,擁有低速、高速、超高速風洞,具備飛機、導彈、衛星、運載火箭、飛船等各種空天飛行器的氣動研究和試驗能力。世界著名的空氣動力學家、法國航空航天學院院長奧利維耶博士來到這裏感嘆道:“我深信這是壹項世界性的成就,可以使中國獲得巨大成功!”

然而,中國風洞的人壹點也不自滿。在空氣動力中心的幾天裏,記者發現所有的“風洞人”都在忙碌。科研壹線的技術人員說,隨著現代軍事科技的飛速發展,各種新型武器裝備迅速出現,我們風洞組很難完全滿足新裝備發展的需要。因此,這裏正在進行大規模的技術改造。

記者看到,某新型導彈正在改進後的風洞環境中進行新壹輪測試。它要經受風、雨、雷、電、火、沙等各種條件下的嚴格考驗。

經過風洞和紀念碑。近年來,空氣動力學研究中心以人才建洞,以洞育人,培養了壹大批年輕的高素質人才。在這裏,記者總能感受到奮鬥者的驕傲,奉獻者的胸懷,開拓者的朝氣與活力。

在世界航天領域,中國的“風洞人”將開拓更廣闊的發展空間。

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