0154 青雲一號飛機風洞實驗(2 / 2)

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風洞實驗的理論依據是運動相對性原理和流動相似性原理。

根據相對性原理,飛機在靜止空氣中飛行所受到的空氣動力,與飛機靜止不動、空氣以同樣的速度反方向吹來,兩者的作用是一樣的。

但飛機迎風麵積比較大,如機翼翼展小的幾米、十幾米,大的幾十米,使迎風麵積如此大的氣流以相當於飛行的速度吹過來,其動力消耗將是驚人的。

根據相似性原理,可以將飛機做成幾何相似的小尺度模型,隻要保持某些相似參數一致,試驗的氣流速度在一定範圍內也可以低於飛行速度,並可以根據試驗結果推算出真實飛行時作用於飛機的空氣動力。

風洞實驗盡管有局限性,但有如下四個優點:

第一,能比較準確地控製實驗條件,如氣流的速度、壓力、溫度等;

第二,實驗在室內進行,受氣候條件和時間的影響小,模型和測試儀器的安裝、操作、使用比較方便;

第三,實驗項目和內容多種多樣,實驗結果的精確度較高;

第四,實驗比較安全,而且效率高、成本低。

因此,風洞實驗在空氣動力學的研究、各種飛行器的研製方麵,以及在工業空氣動力學和其他同氣流或風有關的領域中,都有廣泛應用。

風洞實驗的理論依據是流動相似原理。

由於風洞尺寸、結構、材料、模型、實驗氣體等方麵的限製,風洞實驗要作到與真實條件完全相似是不可能的。

通常的風洞實驗,隻是一種部分相似的模擬實驗。

因此,在實驗前應根據實際內容確定模擬參數和實驗方案,並選用合適的風洞和模型。

模型的設計和製造是風洞實驗的一個關鍵。

模型應滿足如下要求:形狀同實物幾何相似或符合所研究問題的需要(如內部流動的模擬等);大小能保證在模型周圍獲得所需的氣流條件;表麵狀態(如光潔或粗糙程度、溫度、人工邊界層過渡措施等)與所研究的問題相適應;有足夠的強度和剛度,支撐模型的方式對實驗結果的影響可忽略或可作修正;能滿足使用測試儀器的要求;便於組裝和拆卸。

此外,某些實驗還對剛度、質量分布有特殊要求。模型的材料在低速風洞中一般是高強度木材或增強塑料,在高速和高超聲速風洞中常用碳鋼、合金鋼或高強度鋁合金。

有些實驗根據需要還采用其他材料。

模型通常都是縮尺的,也有全尺寸的,有時還可以按一定要求局部放大。

對於幾何對稱的實物,還可以利用其對稱性做成模擬半個實物的模型。

對風洞實驗結果通常須進行處理和分析。

其主要內容是:將測量值換算成所需的空氣動力學特性數據;分析綜合各個實驗環節可能引入的誤差;對實驗結果作出物理解釋和數學說明;根據模型流動和實物流動的差別,修正實驗結果。

模型流動和實物流動的差別主要有:由風洞和模型造成的模擬失真,如雷諾數的差別、進氣和噴流的模擬失真等;其次是風洞洞壁和模型支架的乾擾影響;還有風洞流場的非均勻性、湍流度和噪聲影響等。

其中有些可以通過計算或者實驗進行修正,更重要的是要注意積累使用風洞實驗結果的經驗。

還好武光他們也是進行了無數次的風洞實驗,已經在風洞實驗中積累了非常多的經驗。

雖然這是林宇提供的設計圖紙,但是他們為了保險起見還是進行了模型機的風洞實驗檢測一下整個飛機的氣動原理。

雖然隻是縮小了幾倍的模型,但是其中的零部件可是全部是按照林宇給定的圖紙,進行等比例的縮小的,整個外形和林宇給定的青雲一號飛機的外形完全相同。

製作這樣的一個模型也是直接耗費了他們一個月的時間,隻有這個模型通過了風洞實驗,他們才能夠放心進行下一步的所有零部件的生產。

就在這個時候隻見整個飛機的各項參數直接出現在了大屏幕之上。

第一個就是測力和測壓實驗。

測力實驗是利用風洞天平測量作用在模型上的空氣動力和力矩的風洞實驗。

它是風洞實驗中最重要的實驗項目之一。

測力實驗主要有:全模型和部件的縱向和橫向測力實驗、噴流實驗、靜氣動彈性實驗、外掛物測力和投放軌跡實驗等。

而測力實驗中所有的參數全部打到了預定的要求。

測壓實驗,風洞洞壁、模型表麵上各點和氣流中各點的當地壓力參數測量。

對應於流場的每一點,有一個總壓0和一個靜壓1。總壓是假想氣流等熵絕熱地滯止,最後流速降為零時所能達到的壓力。

靜壓是氣流內部相互作用的流層之間的法向力。

在不可壓縮流體中,總壓和靜壓之差,即該流動點上由於氣流動力效應引起的壓力增高(0-1),稱為動壓或速壓q1。氣流壓力的測量,是空氣動力實驗中最基本的測量項目之一。

隻有通過了測壓實驗整個飛機的零部件強度才能夠得到最終的保證,而這個飛機的整體的承受壓力竟然是XJ929的一倍還要多。

這也讓武光此刻震驚萬分。

第二點就是傳熱實驗

在氣流和模型作相對高速運動的條件下,測定氣流沿模型繞流所引起的對模型表麵氣動加熱的一種實驗。

當飛行器飛行馬赫數大於3時,必須考慮氣動加熱對飛行器外形、表麵粗糙度和結構的影響。

風洞傳熱實驗的目的是為飛行器防熱設計提供可靠的熱環境數據,實驗項目包括:光滑和粗糙表麵的熱流實驗,邊界層過渡、質量注入對熱流影響的實驗,台階、縫隙、激波和邊界層等分離流熱流實驗等。

風洞傳熱實驗必須恰當地解決模型設計、防護、冷卻和信號傳輸等問題,還要研究模擬技術,縮小傳感器尺寸,解決傳感器的穩定性問題,以及確定實驗中各種不確定因素對實驗結果精度的影響。

而青雲一號飛機整體的速度在3馬赫之下,所以飛機的整體發熱不是非常的明顯,整體模型的傳熱實驗也是完美的通過了。

通過了這些參數的實驗之後,下麵就是進行關於飛機飛行過程中各種動態的實驗了。

這些實驗的數據對於整個青雲一號飛機來說可是非常的重要。

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