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南华早报报道，《空气动力学报》最新一期上，绵阳气动院的吴君强（音译）高工撰文指出，2007年以来，中国狂建18座新的风洞，其中8米以上的风洞就有4个，而美欧最大风洞不超过5米。相比之下，美国类似风洞有11个，欧洲7个，中国正好“通吃”美欧。
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风洞的作用不用多说，风洞也是越大越好。再先进的风洞设计都有壁面效应，气流与壁面发生交互作用，靠近避免的流场必然发生畸变，引起数据失真。一般用相似性原理，假定缩比模型的风洞数据可以放大到全尺寸自由飞的飞机，但这是有条件的。在速度较低，姿态平稳的飞行状态，这样的放大问题不大。但速度接近音速、处于相对激烈的机动飞行时，各种局部现象与飞行体的尺度高度相关，放大就不大精确了。6 V) G: [8 \6 n3 Z5 v4 }: R% Y2 a% W
1 T- |' f4 X! D比如说，机翼与机体的结合部的气流情况较复杂，翼下发动机短舱和翼尖附近也是一样，当然还有尾翼。在横滚与偏航复合动作时，两侧的气流不对称，同样与部件尺度有关。
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尺度的影响是空气粘性导致的。粘性对飞行体表面附近的气流带来摩擦和湍流，距离越近、相对速度越大影响越大，空气湿度、密度（由于高度的变化）等也有影响。这是空气的本质现象，没法回避，越是接近音速，问题越大。
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/ w4 D# s/ R: G; ]; [5 M% i0 B这只是气动方面，还有振动特性、气动噪声特性等。振动特性是直接与尺寸相关的，先进航空制造像汽车一样，越来越倾向于大件。复材既是好消息，又是坏消息。复材可以通过编织和堆叠“剪裁”机械和气动性能，但结果经常超过理论和经验公式的范围，只有实测，大尺寸风洞是必须的。 u+ c& ~, l) F4 ?2 c
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还有除冰特性。机翼前缘结冰是重大安全危害，但结冰不是沿前缘均匀分布的，而是与局部的气流流速、温度、压力、雷诺数等密切相关。除冰能力过度是浪费，不足的影响飞行安全。
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中国早就有完整的军用风洞群，但那主要集中在相对小尺寸、跨音速到超音速范围，与民航客机需要的大尺寸高亚音速风洞不一样。中国的新风洞群填补了这一空缺，也为中国进一步民机发展打下了坚实的基础。8 [9 ?# Q: `- q3 ]- b8 D( m' \
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新风洞群自然在C919上初试牛刀，其结果是C919的机舱比波音737、空客A320更加宽敞，但阻力更小，油耗比波音和空客的同样降低10%；巡航噪声只有60分贝，相当于大声说话的声音，波音737是80分贝，相当于重卡驶过的噪声。1 ]' w& G. T6 f1 s8 m; D. v# E
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中国还将用新的风洞群测试各种新型设计，包括无尾飞翼、翼身融合体，大量的气动和飞控问题有待研究。
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$ b; D7 f- i- L3 T7 `+ p* e1 k还记得中国高超音速风洞的贡献吗？中国的大型风洞群也来了，大飞机真的要起飞了。 |
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发表于 2024-1-19 11:18:46
