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 当前位置:首页 >>> 行业资讯 >>> 风洞在飞行器研制与发展中的地位和作用 - 正文
    风洞在气动力研究和飞行器气动设计中一直起者非常重要的作用。空气动力学的许多重要的理论,如俄国科学家儒科夫斯基的空气螺旋桨理论,德国科学家普朗特的边界层理论。都是在风洞实验中经过大量观测后提出来的,并且它们的应用又得到了风洞试验的验证。在飞行器的研制和发展中,风洞的作用更为明显。从1930年世界上出现**架飞机以来,所有飞行器的研制都离不开风洞。很多气动布局的新技术,都是在大量的风洞实验中取得的。例如从1927年到1941年,飞机的最大飞行速度大约由180km/h提高到600km/h左右,增加接3倍多,如果单靠提高发动机功率来取得速度增长,则需要把发动机功率提高到27倍以上,但实际发动机功率仅增加了3倍。飞机速度的增加,主要是由于减小了飞机的废阻力,尤其是各部件之间的干扰阻力。当时这些减阻措施都是经过风洞试验后提出的。又如1940年后的层流翼型,1950年后的后掠翼、三角翼布局,1960年后的变后掠翼和超临界翼型,1970年后的边条翼等.都是先在风洞中进行了大量的试验后才运用到飞机设计中去的。
      世界上**座风洞是F.H.韦纳姆于1869~1871年在英国建造的。它是一个两端开口的木箱,截面45.7厘米×45.7厘米,长3.05米。美国的O.莱特和W.莱特兄弟在他们成功地进行世界上**次动力飞行之前,于1900年建造了一个风洞,截面40.6厘米×40.6厘米,长1.8米,气流速度为40~56.3千米/小时。以后,许多国家相继建造了不少较大尺寸的低速风洞。基本上有两种形式,一种是法国人A.-G.埃菲尔设计的直流式风洞;另一种是德国人L.普朗特设计的回流式风洞。现在世界上最大的低速风洞是美国国家航空和航天局(NASA)埃姆斯(Ames)研究中心的12.2米×24.4米quan尺寸低速风洞。这个风洞建成后又增加了一个24.4米× 36.6米的新实验段,风扇电机功率也由原来25兆瓦提高到100兆瓦。**次世界大战以后,由于使用了金属结构材料,出现了单翼机,再加上翼剖面和机翼平面形状的改进,飞机速度有了很大提高。因而提出了一系列空气动力问题,例如如何提高螺旋桨的效率;在较高雷诺数下翼剖面及其他模型的特征;如何减小飞机的废阻力等等。为了解决这些问题,从1925年至1933年期间,低速风洞向大型和高速两个方向发展。一些比较大型的风洞可以进行quan尺寸的螺旋桨试验,用以改进螺旋桨的叶片几何形状及其与发动机、飞机之间的相互位置等等。1933年美国建成了**个quan尺寸风洞,可以在真实飞机或quan尺寸模型上研究如何减小飞机各部件以及它们之间相互干扰所引起的废阻力。同时也出现了高速风洞,用以研究螺旋桨转速增高和直径加大所引起的尖部气流的压缩性影响的问题。1944年在美国阿姆斯研究中心建成一座12.2米×24.4米quan尺寸低速风洞,1982年为满足直升机和新型垂直短距起落飞行器的需要,又对该风洞作了重大改造,增加了一个24.4m×37.6m的新试验段。
      早在1932年,为了解决炮弹的气动力问题以及研究超声速流动的一般规律,阿克雷特教授在瑞士建造了一个连续式的超声速风洞,试验马赫数为2。为了克服驱动功率不足的困难,风洞采用了低于大气压力的工作状态,虽然雷诺数低,但降低了功率。在这种类型的风洞中进行的试验研究工作为超声速飞行器的设计打下基础。1956年,美国空军阿诺德工程发展中心建成了当今世界上最大的超声速风洞,试验段尺寸为4.88m×4.88m, 马赫数为1.5~4.75,风洞功率达161000kw.跨声速风洞的出现在超声速风洞之后。1947年美国航空航天局(NASA)兰利研究中心采用试验段洞壁开槽的方法,研制成功世界上**座跨声速风洞。正是根据这个风洞所取得的试验数据,1948年飞机**次突破了“音障”。
       我国**座风洞是1934年清华大学自行设计的1.52m低速风洞。该风洞于1936年建成,后因日本侵华战争爆发,北京沦陷,此风洞被毁。从1958年我国开始建造生产性风洞,经过40余年的发展,目前已有低速风洞13座,跨声速风洞15座,高超声速及及超高速试验设备16座。中国空气动力研究与发展中心(CARDC)的8m×6m/12m×16m双试验段直流式低速风洞、2.4m×2.4m引射式跨声速风洞、2m激波风洞及200m自由飞弹道靶等设备均居亚洲**。另外,还建成了一批用于教学、研究的小型风洞。国内现有的这些风洞为我国自行车研制**飞机、导弹、飞船、卫星及火箭提供了大量试验数据,为独立自主发展我国航空航天事业做出了很大贡献。
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