風(fēng)洞

　　風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是飛行器研制工作中的一個(gè)不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研究和發(fā)展中起著重要作用，隨著工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，在交通運(yùn)輸、房屋建筑、風(fēng)能利用等領(lǐng)域更是不可或缺的。這種實(shí)驗(yàn)方法，流動(dòng)條件容易控制。實(shí)驗(yàn)時(shí)，常將模型或?qū)嵨锕潭ㄔ陲L(fēng)洞中進(jìn)行反復(fù)吹風(fēng)，通過測控儀器和設(shè)備取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)時(shí)的流動(dòng)必須與實(shí)際流動(dòng)狀態(tài)相似，即必須滿足相似律的要求。但由于風(fēng)洞尺寸和動(dòng)力的限制，在一個(gè)風(fēng)洞中同時(shí)模擬所有的相似參數(shù)是很困難的，通常是按所要研究的課題，選擇一些影響最大的相似參數(shù)進(jìn)行模擬。此外，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的流場品質(zhì)，如氣流速度分布均勻度、平均氣流方向偏離風(fēng)洞軸線的大小、沿風(fēng)洞軸線方向的壓力梯度、截面溫度分布的均勻度、氣流的湍流度和噪聲級(jí)等必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，并定期進(jìn)行檢查測定。

　　結(jié)構(gòu)

　　風(fēng)洞主要由洞體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和測量控制系統(tǒng)組成，各部分的形式因風(fēng)洞類型而不同。

　　洞體

　　它有一個(gè)能對(duì)模型進(jìn)行必要測量和觀察的實(shí)驗(yàn)段。實(shí)驗(yàn)段上游有提高氣流勻直度、降低湍流度的穩(wěn)定段和使氣流加速到所需流速的收縮段或噴管。實(shí)驗(yàn)段下游有降低流速、減少能量損失的擴(kuò)壓段和將氣流引向風(fēng)洞外的排出段或?qū)Щ氐斤L(fēng)洞入口的回流段。有時(shí)為了降低風(fēng)洞內(nèi)外的噪聲，在穩(wěn)定段和排氣口等處裝有消聲器。

　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共有兩類。一類是由可控電機(jī)組和由它帶動(dòng)的風(fēng)扇或軸流式壓縮機(jī)組成。風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使氣流壓力增高來維持管道內(nèi)穩(wěn)定的流動(dòng)。改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速或葉片安裝角，或改變對(duì)氣流的阻尼，可調(diào)節(jié)氣流的速度。直流電動(dòng)機(jī)可由交直流電機(jī)組或可控硅整流設(shè)備供電。它的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，多在低速風(fēng)洞中使用。使用這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)洞稱連續(xù)式風(fēng)洞，但隨著氣流速度增高所需的驅(qū)動(dòng)功率急劇加大，例如產(chǎn)生跨聲速氣流每平方米實(shí)驗(yàn)段面積所需功率約為4000千瓦，產(chǎn)生超聲速氣流則約為16000～40000千瓦。另一類是用小功率的壓氣機(jī)事先將空氣增壓貯存在貯氣罐中，或用真空泵把與風(fēng)洞出口管道相連的真空罐抽真空，實(shí)驗(yàn)時(shí)快速開啟閥門，使高壓空氣直接或通過引射器進(jìn)入洞體或由真空罐將空氣吸入洞體，因而有吹氣、引射、吸氣以及它們相互組合的各種形式。使用這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)洞稱為暫沖式風(fēng)洞。暫沖式風(fēng)洞建造周期短，投資少，一般［［雷諾數(shù)］］較高，它的工作時(shí)間可由幾秒到幾十秒，多用于跨聲速、超聲速和高超聲速風(fēng)洞。對(duì)于實(shí)驗(yàn)時(shí)間小于 1秒的脈沖風(fēng)洞還可通過電弧加熱器或激波來提高實(shí)驗(yàn)氣體的溫度，這樣能量消耗少，模擬參數(shù)高。

　　測量控制系統(tǒng)

　　其作用是按預(yù)定的實(shí)驗(yàn)程序，控制各種閥門、活動(dòng)部件、模型狀態(tài)和儀器儀表，并通過天平、壓力和溫度等傳感器，測量氣流參量、模型狀態(tài)和有關(guān)的物理量。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，20世紀(jì)40年代后期開始，風(fēng)洞測控系統(tǒng)，由早期利用簡陋儀器，通過手動(dòng)和人工記錄，發(fā)展到采用電子液壓的控制系統(tǒng)、實(shí)時(shí)采集和處理的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。