風洞是現代航空航天技術發展中無論如何都不能跨過去的一個(ge) 坎。飛機在試飛之前必須要經過密集的風洞測試，才能確定其氣動性能，測量出飛機模型表麵的壓力、壓強和流場，這樣一來才能夠獲得飛機的各種數據，包括阻力、升力、加熱特性等等，使得後續飛機的研製工作事半功倍。風洞的作用如此重要，以至於(yu) 有人說飛機是“吹出來的”。

　　風洞即風洞實驗室，是以人工的方式產(chan) 生並且控製氣流，用來模擬飛行器或實體(ti) 周圍氣體(ti) 的流動情況，並可量度氣流對實體(ti) 的作用效果以及觀察物理現象的一種管道狀實驗設備，它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具之一。

　　風洞試驗簡單來說，是根據運動的相對性原理，將飛機模型固定在地麵，人為(wei) 製造氣流流過，模擬真實飛行時飛機周圍的空氣流動情況，以研究飛機與(yu) 空氣流動的相互作用，了解飛機的空氣動力學特性。

　　世界上公認的*個(ge) 風洞是英國人韋納姆於(yu) 1869-1871年建成，並測量了物體(ti) 與(yu) 空氣相對運動時受到的阻力。它是一個(ge) 兩(liang) 端開口的木箱，截麵45.7厘米×45.7厘米，長3.05米。

　　1900年，美國的萊特兄弟建造了一個(ge) 風洞，截麵40.6厘米×40.6厘米，長1.8米，氣流速度40-56.3千米/小時。為(wei) 他們(men) 成功地進行世界上*次動力飛行奠定了基礎。1901年，萊特兄弟又建造了一個(ge) 風速12米/秒的風洞，繼續為(wei) 他們(men) 的飛機進行有關(guan) 的實驗測試。

　　我國建造風洞的曆史可以追溯到1936年。當年建造的*個(ge) 風洞，在戰爭(zheng) 時被日軍(jun) 炸毀了，隨後建造的風洞依然難逃厄運，為(wei) 的就是遏製中國空氣動力研究，而空氣動力研究正是航空航天發展的基礎，風洞試驗的難度和重要性由此可見一斑。

　　好在中國風洞起步晚，步子卻不小。1968年錢學森、郭永懷倡議，在四川組建氣動中心。目前，中國空氣動力研究與(yu) 發展中心已經成為(wei) 我國規模*、綜合實力較好的風洞試驗基地，是中國*空氣動力試驗、研究和開發中心，也是亞(ya) 洲*風洞群。

　　包括低速、高速、超高速以及激波、電弧等風洞，具備開展低速試驗、高速試驗、噪聲試驗、結冰試驗等一係列試驗的能力。其中，用於(yu) 解決(jue) 飛機飛行降噪問題的航空聲學風洞，背景噪聲隻有75.6分貝，目前是國際*水平。此外，還包括亞(ya) 洲首座大型結冰風洞、首次在2.4米風洞建立了工程實用的虛擬飛行試驗平台、首次發現了漩渦破裂區域存在多螺旋結構等。

　　中國空氣動力研究與(yu) 發展中心為(wei) 我國武器裝備發展和國民經濟建設作出了重大貢獻。從(cong) “殲-10”“梟龍”戰機和“神舟”係列飛船，到磁懸浮、“和諧號”高速列車;從(cong) 高達300多米的東(dong) 方明珠塔，到橫跨30多公裏海麵的杭州灣跨海大橋，都在這裏進行過風洞試驗。2010年5月，發展中心啟動科研試驗新區建設。

　　多種新型飛機在科研試驗新區首次實現了模型飛行試驗，上百萬(wan) 組數據分類入庫，中心目前已全麵具備了風洞試驗、數值計算和模型飛行三大手段。我國C919大型客機的許多風洞試驗都是在這裏開展的。

　　風洞試驗並不像看起來那樣簡單，“仿真性”是解決(jue) 一切試驗共同的難題。飛機在不同飛行階段，遭遇各種氣候條件，隻要有試驗需求，就要能夠在風洞裏麵模擬出來相應的空氣流動情況。

　　要控製空氣這個(ge) 看不見摸不著的東(dong) 西，難度著實不小。飛機飛行時，空氣可是沒有邊界的，那在風洞這個(ge) 有邊界的地方，如何模擬沒有邊界的氣流?飛機飛在空中是騰空而起，在風洞中卻是支在一個(ge) 架子上，氣流受支架影響，其周邊的氣流會(hui) 不會(hui) 發生改變?這些問題的解決(jue) 都必須靠風洞試驗的數據來說話。

　　說到風洞試驗，離不開空氣動力學上兩(liang) 個(ge) 非常重要的概念：一是馬赫數(Ma)。馬赫數是風洞試驗必須模擬的相似參數，風洞通常按照來流馬赫數進行分類。馬赫數馬赫數=飛行速度/聲速，用於(yu) 表征飛行器的飛行速度，反映飛行器飛行時周圍空氣的壓縮程度。按照馬赫數的大小，風洞分為(wei) 低速風洞(Ma<0.4)：主要用於(yu) 開展飛機起飛、著陸等空氣動力試驗研究。高速風洞(0.4≤Ma<5)：高速風洞又可細分為(wei) 跨聲速風洞(0.4≤Ma<1.4)和超聲速風洞(1.4≤Ma<5)，主要用於(yu) 各種航空飛行器空氣動力試驗研究。超高速風洞(Ma≥5)：主要用於(yu) 開展各種航天飛行器空氣動力試驗研究。二是雷諾數(Re)。雷諾數=慣性力/粘性力，用於(yu) 表征飛機飛行時受到的粘性力，反映氣流對飛機表麵的粘性阻滯作用。

　　飛機操縱麵嗡鳴實驗，對馬赫數的大小很敏感。嗡鳴是飛機作跨聲速飛行時由於(yu) 翼麵上的激波、波後的邊界層分離和操縱麵偏轉的相互作用而產(chan) 生的單自由度不穩定運動。發生嗡鳴會(hui) 降低操縱效率甚至使操縱失效，嚴(yan) 重時將導致結構的疲勞破壞。通過嗡鳴實驗，可以確定飛機操縱麵振動的性質，提供排除振動的方法和確定剛度指標。

　　飛機結冰一直是飛行安全的大敵。實踐表明，飛機結冰是飛機安全飛行的致命弱點之一，在世界軍(jun) 、民用飛機失事案例中占60%以上。以往，我們(men) 國家的飛機都要到國外去開展結冰風洞試驗，2013年，我國終於(yu) 建成了自己的結冰風洞，成為(wei) 世界上第三個(ge) 可以開展民機全研製過程結冰風洞試驗的國家。通過結冰風洞試驗，設計師們(men) 可以獲得在不同氣象條件下飛機的結冰位置和結冰冰型等，從(cong) 而確定結冰容限及必須防除冰的表麵，為(wei) 飛機防除冰提供安全設計的依據。

　　噪聲水平是民機的重要技術指標。氣動噪聲風洞試驗是飛機研製重要的地麵試驗項目，是評估飛機的適航符合性、舒適性、環保性以及聲隱身等性能的重要依據。2019年5月20日，我國型號研製首次8米低速風洞(FL-10風洞)氣動噪聲試驗在航空工業(ye) 氣動院順利完成，宣告我國正式形成8米量級低速風洞氣動噪聲試驗能力。

　　風洞在建造之初便預留了消聲室空間，通過風扇低噪聲設計、動力段降噪、消聲拐角導流片等多種手段，確保風洞自身具有低背景噪聲特性。消聲室長49米、寬33米、高26米，是目前國內(nei) 規模*的消聲室，也是國內(nei) 技術難度、實施難度*的大型消聲室。

　　風洞試驗測取的數據並不能完全代表真實情況，需要進行一係列的數據修正，才能獲得壓力分布這些後續設計必需的分析數據。而這是真正考驗飛機設計師水平的地方。因此，現代飛機還必須開展高雷諾數風洞試驗、動力影響試驗、氣動彈性風洞試驗等一係列用於(yu) 數據修正的風洞試驗，建立起一套從(cong) “風洞數據”到“真實數據”的修正模型，保證試驗數據的有效性。

　　靜氣動彈性風洞實驗是測量模型剛度對氣動特性影響的實驗。通常風洞實驗中的模型都是用強度和剛度較大的金屬製作的，而飛機的剛度比模型低得多。因此，需製造一種由金屬作骨架、用輕木或塑料作填料、能模擬飛機各部件彎曲和扭轉剛度的彈性模型，把它放在風洞中作模擬飛行條件的高動壓實驗，測量對模型剛度的影響，修正剛體(ti) 模型實驗的數據。

　　可見，飛機的設計對風洞的依賴性很大。風洞試驗作為(wei) 飛機氣動設計的重要手段，其最廣為(wei) 人知的作用就是飛機的氣動布局設計。從(cong) *架飛機約20個(ge) 小時的風洞試驗，到現在一般飛機型號所需的上萬(wan) 小時風洞試驗，風洞試驗技術一直伴隨著飛機研製技術的發展而不斷提高，重要性也愈加凸顯。

　　因此，在學術界，風洞被稱為(wei) “航空航天飛行器的搖籃”，流傳(chuan) 著“有什麽(me) 樣的風洞，才能有什麽(me) 樣的飛機、飛船、火箭、導彈”的說法。同時，風洞也被世界各國視為(wei) 重要的戰略資源。例如，50年代美國B-52型轟炸機的研製，曾進行了約1萬(wan) 小時的風洞實驗，而80年代*架航天飛機的研製則進行了約10萬(wan) 小時的風洞實驗。

　　我國C919大型客機氣動布局設計實現了綜合減阻5%的目標，風洞試驗功不可沒。C919的氣動布局是“常規布局”，但要實現這個(ge) “常規布局”也不是簡單的事兒(er) 。“差之毫厘，謬以千裏”這句古話用在飛機氣動布局設計上再合適不過。

　　拿飛機氣動設計的核心——機翼設計來說，機翼剖麵哪怕差個(ge) 幾毫米，對於(yu) 飛機整個(ge) 氣動性能都有巨大影響，發動機吊在機翼的不同位置也頗多講究。飛機的氣動外形不存在“照葫蘆畫瓢”，每個(ge) 型號都有獨特的氣動外形，飛機的主製造商對飛機的氣動外形擁有完全自主知識產(chan) 權。

　　麵向未來，風洞還承擔著載人航天、火箭、航空發動機等眾(zhong) 多啟動數據的測量和關(guan) 鍵結構設計任務，作為(wei) 科技較量的製高點，我國空氣動力研究能力將穩居*梯隊。

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