風洞

　　風洞實驗是飛行器研制工作中的一個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)空氣動力學的發(fā)展，在交通運輸、房屋建筑、風能利用等領域更是不可或缺的。這種實驗方法，流動條件容易控制。實驗時，常將模型或實物固定在風洞中進行反復吹風，通過測控儀器和設備取得實驗數(shù)據(jù)。為使實驗結果準確，實驗時的流動必須與實際流動狀態(tài)相似，即必須滿足相似律的要求。但由于風洞尺寸和動力的限制，在一個風洞中同時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)進行模擬。此外，風洞實驗段的流場品質，如氣流速度分布均勻度、平均氣流方向偏離風洞軸線的大小、沿風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等必須符合一定的標準，并定期進行檢查測定。

　　結構

　　風洞主要由洞體、驅動系統(tǒng)和測量控制系統(tǒng)組成，各部分的形式因風洞類型而不同。

　　洞體

　　它有一個能對模型進行必要測量和觀察的實驗段。實驗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。實驗段下游有降低流速、減少能量損失的擴壓段和將氣流引向風洞外的排出段或導回到風洞入口的回流段。有時為了降低風洞內外的噪聲，在穩(wěn)定段和排氣口等處裝有消聲器。

　　驅動系統(tǒng)

　　驅動系統(tǒng)共有兩類。一類是由可控電機組和由它帶動的風扇或軸流式壓縮機組成。風扇旋轉或壓縮機轉子轉動使氣流壓力增高來維持管道內穩(wěn)定的流動。改變風扇的轉速或葉片安裝角，或改變對氣流的阻尼，可調節(jié)氣流的速度。直流電動機可由交直流電機組或可控硅整流設備供電。它的運轉時間長，運轉費用較低，多在低速風洞中使用。使用這類驅動系統(tǒng)的風洞稱連續(xù)式風洞，但隨著氣流速度增高所需的驅動功率急劇加大，例如產生跨聲速氣流每平方米實驗段面積所需功率約為4000千瓦，產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事先將空氣增壓貯存在貯氣罐中，或用真空泵把與風洞出口管道相連的真空罐抽真空，實驗時快速開啟閥門，使高壓空氣直接或通過引射器進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。使用這種驅動系統(tǒng)的風洞稱為暫沖式風洞。暫沖式風洞建造周期短，投資少，一般［［雷諾數(shù)］］較高，它的工作時間可由幾秒到幾十秒，多用于跨聲速、超聲速和高超聲速風洞。對于實驗時間小于 1秒的脈沖風洞還可通過電弧加熱器或激波來提高實驗氣體的溫度，這樣能量消耗少，模擬參數(shù)高。

　　測量控制系統(tǒng)

　　其作用是按預定的實驗程序，控制各種閥門、活動部件、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)和有關的物理量。隨著電子技術和計算機的發(fā)展，20世紀40年代后期開始，風洞測控系統(tǒng)，由早期利用簡陋儀器，通過手動和人工記錄，發(fā)展到采用電子液壓的控制系統(tǒng)、實時采集和處理的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。