风洞——地面巨龙
作者 周岫彬
发表于 2023年4月

JF-22超高速风洞可以复现40到100千米高空、时速最高达10千米/秒,相当于约30倍声速的飞行条件;

目标是助力天地往返系统,若成功可以把卫星和航天器发射费用减掉90%;

最核心的技术,就是通过正向爆轰驱动器为基本功能,提供平稳的驱动气流。

风洞运行原理,让空气动起来

风洞是空气动力学试验的一种管道状设备,由洞体、驱动系统和测控系统组成。驱动系统产生气流,测控系统调节并控制气流,使流过洞体试验段的物体处于模拟和再现真实的大气环境,进而测量并获得试验数据,以此研究物体在大气环境中的运行规律。

我们要如何理解这个设备呢?同一个物体在空气中所受力的大小,与该物体和空气的相对速度有关。例如,飞机在空气中匀速飞行时所受到的力,等于飞机静止不动(与匀速飞行时同一姿态),空气以相同速度流过飞机时飞机所受到的力。

基于这样相对运动的物理原理,研究人员固定飞机、运载火箭、导弹、卫星等飞行器模型, 只让空气运动起来,就能测量飞行器的受力。随着风洞技术的进步,它可以容纳1 ∶ 1 的飞行器模型,这样得到的数据就与实际数据很接近了。

风洞的原理看似简单,却涉及空气动力学、材料学、机电、声学等20 多个专业领域。根据气流速度不同,可分为低速风洞、高速风洞、高超声速风洞等;根据用途不同,又有型号研制的型号风洞、科研教学的科研风洞、模拟沙漠迁移规律的风沙风洞、研究飞机防冰和除冰的结冰风洞,以及研究汽车性能的汽车风洞等多种类型。

本文刊登于《知识就是力量》2023年4期
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