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中国的风洞

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四十馀座,在风洞试验、数值计算、模型飞行试验等领域取得长足进步,空气动力学的设备、技术和人才均跨入国际先进行列。

2008年11月13日,中国空气动力研究基地庆祝40周年,在纪念大会上基地负责人王希山介绍,该基地拥有52座风洞,是亚洲最大的风洞群,其中有八座属于世界领先。风速从低速、高速、超高速构成衔接,能够进行从低速到24倍音速,从水下、地面到94公里高空,覆盖气动力、气动热、气动物理、气动光学等领域的空气动力实验能力。研究的课题从各型战机、神州系列飞船、和谐号高速列车、还有上海三百多米高的东方明珠塔等等。

设计和建造风洞不是一件简单的事,低速的风洞可以用风扇吹,超音速的风洞就需要用压缩空气了,实验的时间只有几秒甚至几毫秒,困难的程度远非一般人能想像。

中国的风洞群完善的程度世界第三、亚洲第一,仅次于美国与俄国。

美国与俄国的优势是风洞的直径很大,可以把整架飞机放进去。风洞设备耗资巨大,风洞实验也耗资巨大,尤其电力的消耗是非常惊人的。风洞的建立百分之百是为了设计飞行器的外型,风洞实验是设计任何飞行器的必经过程。

譬如美国「哥伦比亚号」太空梭的外型设计在风洞实验上就超过三万小时,美国为了计算F-22菱形机身的空气阻力係数进行了二十二种不同的风洞检测。想想看,这得花多少时间和金钱。

中国的神州飞船和J-20战机也是一样,单是风洞实验就是一个巨大的工程。对隐形战机而言,风洞实验尤其重要,因为有些隐形的设计是以牺牲气动性能为代价。设计隐形战机的外壳形状过程非常複杂,需要耗费极大的人力和物力,绝不是一件简单的事,也绝不可能“山寨”别人的成品。隐形战机的设计必须脚踏实地从理论计算、风洞实验、暗室测量反覆进行,一步都不能少,并且要留下详细记录。如果过程中有任何马虎,那么当飞机製造出来试飞出现问题的时候,很可能连问题的源头都找不到,这还怎麽解决?

J-10的例子

飞机是一个外形複杂的物体,它在高速飞行时所产生的种种问题非常複杂,不可能有理论模型,「风洞实验」可以解决大部份的问题,但是仍会有漏网之鱼。譬如中国J-10战机即使经过无数次的「风洞实验」,在试飞的时候发现机头部分有震动的情形,是「风洞实验」没有看到的。最后解决的方法是在进气口和机头下方用六个“小棍子”连在一起。


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