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关于风洞项目的国内外现状、水平和发展趋势
发布日期:2018-05-23 发布人:顺华科技 点击数:278

      从常规风洞到特种风洞,从风洞试验单一手段到三大手段融合,从提供试验数据到引领型号创新发展……经过40余年艰苦努力,中国空气动力研究与发展中心科研能力已跻身世界先进行列。记者日前在该中心科研试验新区看到,数十座现代化风洞设备星罗棋布,100余项国家级重点科研项目全面铺开,数十个关键气动难题取得历史性突破。


      风洞被称为“航空航天飞行器的摇篮”,被世界各国视为重要的战略资源。2010年5月,中国空气动力研究与发展中心启动科研试验新区建设。据中心主任阮祥新介绍,多种新型飞机在科研试验新区首次实现了模型飞行试验,上百万组数据分类入库,中心目前已全面具备了风洞试验、数值计算和模型飞行三大手段。


      继结冰风洞之后,一座座新型风洞在该中心相继建成:某新型风洞,为我国载人航天、深空探测等提供了先进的地面试验手段;首座大型航空声学风洞,为飞行器和地面交通工具气动噪声的测试和评估提供了重要的技术支撑;某高超声速低密度风洞,为我国开展稀薄气体动力学等学科领域研究打下坚实基础。


      “十二五”以来,该中心完成了载人航天、探月工程等一系列重点工程气动试验任务1500余项,取得了一批具有世界先进水平的创新研究成果,为新型航空航天器研制提供了可靠的气动数据,在国产大飞机、风力发电机、动车组等民用产品气动力学和气动声学性能设计与评估中发挥了不可替代的作用。


      2016年3月,中国航天科技集团公司五院508所圆满完成了降落伞超音速风洞试验,此次试验是在亚洲最大的超音速风洞中首次开展的降落伞超音速风洞试验。针对试验难点,该所技术人员多次深入分析,并根据试验验证结果最终确定了改进方案,保证了试验的有效进行。最终该试验获得了丰富、宝贵的降落伞超音速气动力参数,也对超音速风洞试验技术、超音速降落伞的工作特性有了更深入的认识。


      风洞设备的建设发展与航空航天飞行器研制紧密相联。在航空飞行器发展早期,对空气动力问题的探究促使了风洞的诞生。1871年,英国人温霍姆建造了世界上第一座风洞。随着飞机、导弹、航天飞行器发展,20世纪30~80年代,迎来了风洞建设的高峰期,低速、跨声速、超声速、高超声速各类型风洞得到快速发展。据不完全统计,目前世界各国建成的生产型风洞大约有300余座。


      二十世纪七十年代以来,为使风洞具有更强的试验能力、高的生产效率及低的运行费用。世界各国作了大量的试验研究工作,在改造原有风洞的同时,发展了许多新型特种风洞试验设备,使风洞结构设计技术取得了较快的发展。尤其是随着相关专业技术的发展和计算机技术的飞速发展,风洞结构设计在传统的风洞结构设计方法的基础上取得了明显的成效。但应看到,风洞结构作为一个有机的整体,要满足气动性能、运行工况等各方面提出的要求,其结构设计极其复杂,仍有一些技术不够成熟,有许多结构问题仍未解决。典型的如风洞结构的整体综合强度刚度优化配置、风洞整体结构振动、风洞中运动执行机构的振动、执行机构的传动精度及稳定性、以及特种风洞结构性能等问题。


      20世纪90年代以来,随着经济全球化发展,面对激烈的风洞试验市场竞争和未来高性能飞行器研制的挑战,发达国家开始规划研究21世纪航空航天业对风洞试验设备的需求,风洞建设和运营呈现出新的发展趋势。


      随着现代飞行器研制的高速发展,具有复杂外形和特种飞行环境要求的飞行器不断涌现,对气动力研究提出了新的气动力试验要求。风洞作为气动力试验研究必不可少的试验设备,新的气动力试验问题使风洞朝着具有更强的试验能力、高的生产效率及低的运行费用的方向发展。 风洞作为提供并保证风洞试验功能和性能的重要设备,决定其运行功能和性能的重要关键技术之一是风洞结构设计。风洞结构设计的主要目的是如何保证风洞结构具有气动力设计性能所要求的结构型式、以及为风洞试验提供各种特种试验所需的试验设备。


      随着科学技术水平的加速发展,特别是计算机软硬件性能和水平的持续提高,以及计算机技术对各行各业全面深入的渗透,各技术领域的思维、观念和方法不断得以更新。基于现有性能优良的风洞所建立的传统设计准则与方法也相应发生了根本性的改变。面对气动力试验对风洞结构性能和功能的新要求,为实现进一步提高风洞气流品质、提高实验数据的精准度,以及尽可能满足新的气动力要求,使风洞具有更强的试验能力、高的生产效率及低的运行费用的发展目的,在风洞结构设计上不断地开展新技术创新与应用,并将现代设计方法引入到风洞结构设计之中是风洞结构设计发展的新的趋势特征。


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