因为涉及到空气动力学了,空气动力学算是流体力学的一个分支,说的是空气是怎么流动的。其实所有能流动的像气体和液体,它们流动的时候绝大部分情况下都很不老实,而且气体自身又很容易被压缩,所以就更不老实。结果就是处在风中的物体受的力就会很不均匀,也不稳定。
再加上流速、压强和密度、温度这些变量就更复杂了。所以很多时候单独靠计算是不太行了,很多时候还是得实测,实测一般就两种方法,一种是真实条件下测,但这种一方面成本比较高,另一方面就是条件不可控。所以这个就要用到风洞。
就是在室内人为地提供一个稳定的、可重现的风环境,把要测的放到这个风洞里,然后调好风速还有各种参数,就开始吹。同时各种数据也都方便测。那这个风洞得吹多大的风呢?其实这风洞的功能跨度还是挺大的,像土木行业,设计桥梁,考虑气动特性,那就是模拟自然风最高等级的台风,每秒钟60米,那已经是相当高的了。
不过不管是哪一种风洞,大致结构都是差不多的。主要就是洞体、动力系统,还有测量控制系统组成。整个风洞最核心的就是它的动力系统。低速还比较好处理,弄一个大风扇就行,但是等速度开始越来越快逐渐超过声速的时候呢,再依靠风扇那就不太容易了。所以这时候工程师就想到了其他的方法,比如在试验段的前面装一个大的真空管子,试验的时候开阀,然后真空管就开始拼命的抽气,在这个试验段就形成了气流。
如果速度再快,就像咱们国家的JF12激波风洞,是世界上最先进的激波风洞了,用的就是反向爆轰驱动法,就是把可燃气体点着了,然后用高温高压的气体做驱动源。这个成果还获得了国家技术发明二等奖。这个风洞可以复现25到40公里的高空,5到9倍声速的高超声速飞行条件。请注意这里说的是复现,而不是模拟。