風(fēng)洞，是能人工產(chǎn)生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動，并可量度氣流對物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀試驗(yàn)設(shè)備，它是進(jìn)行空氣動力試驗(yàn)常用、有效的工具。

那么，“風(fēng)洞”到底是干什么的？

0.6米×0.6米連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞。

一、風(fēng)洞與風(fēng)洞試驗(yàn)

風(fēng)洞是利用人工產(chǎn)生的氣流來模擬飛行器飛行環(huán)境的一種管道狀試驗(yàn)設(shè)備。

風(fēng)洞試驗(yàn)，就是根據(jù)相對運(yùn)動原理和相似理論，在風(fēng)洞中測量飛行器縮比模型的空氣動力特性，并研究相應(yīng)的流動現(xiàn)象與流動機(jī)理。風(fēng)洞試驗(yàn)要遵循幾何相似、流動相似等一系列相似準(zhǔn)則。馬赫數(shù)、雷諾數(shù)是其中重要的相似參數(shù)，直接影響風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5.5米x4米航空聲學(xué)風(fēng)洞開展C919全機(jī)模型氣動噪聲測量試驗(yàn)。

●馬赫數(shù)（Ma）

馬赫數(shù)=飛行速度/聲速，用于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。

●雷諾數(shù)（Re）

雷諾數(shù)=慣性力/粘性力，用于表征飛行器飛行時受到的粘性力，反映氣流對飛行器表面的粘性阻滯作用。

二、風(fēng)洞名稱中的尺寸及其意義

風(fēng)洞名稱中通常會使用尺寸，例如1.2米×1.2米跨超聲速風(fēng)洞中的“1.2米×1.2米”，指的是風(fēng)洞試驗(yàn)段橫截面尺寸為1.2米（寬）×1.2米（高）。

風(fēng)洞試驗(yàn)段尺寸決定了試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇笮　Ｒ话泔L(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽绫日鎸?shí)飛行器尺寸小得多，當(dāng)模型尺寸太小時，飛行器上的幾何細(xì)節(jié)和小部件難以模擬。風(fēng)洞越大，試驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽缇驮酱?，模型保真度就越高，試?yàn)數(shù)據(jù)就越可靠。但是風(fēng)洞尺寸越大，建設(shè)難度越大、運(yùn)行成本就越高，這就要求權(quán)衡模擬準(zhǔn)確度、可行性與經(jīng)濟(jì)性，合理確定風(fēng)洞尺寸。

在2米×2米超聲速風(fēng)洞開展導(dǎo)彈標(biāo)模試驗(yàn)。

為此，世界主要空氣動力研究機(jī)構(gòu)，都對風(fēng)洞尺寸進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，按大、中、小尺寸配套，成體系地進(jìn)行建設(shè)。其中，小型風(fēng)洞主要用于基礎(chǔ)研究和先進(jìn)氣動技術(shù)探索，多學(xué)科研究及CFD驗(yàn)證；中型風(fēng)洞主要用于中小型飛行器選型、校核和定型試驗(yàn)，先進(jìn)氣動技術(shù)的驗(yàn)證；大型風(fēng)洞主要用于大型飛行器的選型、校核和定型試驗(yàn)等。

三、風(fēng)洞的分類

馬赫數(shù)是風(fēng)洞試驗(yàn)必須模擬的相似參數(shù)，風(fēng)洞通常按照來流馬赫數(shù)進(jìn)行分類。

● 低速風(fēng)洞（Ma＜0.4）：

主要用于開展飛機(jī)起飛/著陸，低速飛行器、建筑、車輛、橋梁等空氣動力試驗(yàn)研究。

● 高速風(fēng)洞（?0.4≤Ma＜5?）：

高速風(fēng)洞又可細(xì)分為跨聲速風(fēng)洞（0.4≤Ma＜1.4）和超聲速風(fēng)洞（1.4≤Ma＜5），主要用于各種航空飛行器空氣動力試驗(yàn)研究。

● 超高速風(fēng)洞（Ma≥5）：

主要用于開展各種航天飛行器空氣動力試驗(yàn)研究。

?3米x2米結(jié)冰風(fēng)洞開展飛機(jī)平尾部件結(jié)冰試驗(yàn)

風(fēng)洞按照驅(qū)動方式還可分為連續(xù)式和暫沖式。

● 連續(xù)式風(fēng)洞：

由風(fēng)扇壓縮機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動氣流在風(fēng)洞回路中運(yùn)動。優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行時間長，運(yùn)行成本較低；缺點(diǎn)是技術(shù)較為復(fù)雜，建設(shè)成本較高。

● 暫沖式風(fēng)洞：

由預(yù)先壓縮的高中壓氣源驅(qū)動或真空罐抽吸形成流動。其優(yōu)點(diǎn)是建設(shè)技術(shù)相對簡單，建設(shè)成本低；缺點(diǎn)是：運(yùn)行時間短，運(yùn)行成本高。

此外，根據(jù)用途不同，風(fēng)洞還可分為常規(guī)風(fēng)洞和特種試驗(yàn)設(shè)備，典型的特種試驗(yàn)設(shè)備包括結(jié)冰風(fēng)洞、聲學(xué)風(fēng)洞、電弧風(fēng)洞、激波管、彈道靶等。

0.3米低溫引導(dǎo)風(fēng)洞

四、空氣動力學(xué)研究?“ 三種手段 ” 及其相互關(guān)系

風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算和模型飛行試驗(yàn)，是研究空氣動力學(xué)的三大手段。

● 風(fēng)洞試驗(yàn)：

根據(jù)相對運(yùn)動原理和相似理論，在風(fēng)洞中測量飛行器縮比模型的空氣動力特性，并研究相應(yīng)的流動現(xiàn)象與流動機(jī)理。

優(yōu)點(diǎn)：能夠真實(shí)反映流動物理過程，可獲得較為真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可嚴(yán)格重復(fù)；

缺點(diǎn)：試驗(yàn)條件與真實(shí)飛行條件不完全一致，存在洞壁干擾、支架干擾、模型失真等誤差源。

2米×2米超聲速風(fēng)洞

● 數(shù)值計(jì)算：

求解流體動力學(xué)方程組（NS方程或其簡化模型），獲取飛行器繞流流場參數(shù)，分析流動現(xiàn)象與機(jī)理，并通過表面積分獲取空氣動力特性。

優(yōu)點(diǎn)：成本低、效率高，可模擬極限條件；

缺點(diǎn)：存在物理模型、計(jì)算方法等誤差源。