风洞帮助实现了人类飞天的梦想AutoAe

发布时间:2017-2-27 22:28:31   点击数:

风洞帮助实现了人类飞天的梦想

随着航天飞机、超高速赛车、快艇、赛车甚至各种类型的计算机芯片等这些帮助人们实现梦想的媒介的产生,逐渐让大众人群忘记了,甚至从来就没有意识到有所存在的,一个与之相关的技术的发展——风洞。

在早期,还没有出现风洞的时候,为了实现人类遨游天空的梦想,“飞行工程师”试图效仿鸟类,比如达芬奇在年勾勒出一个所谓的“扑翼飞机”。

然而我们这些插上了翅膀的朋友们并没有为我们揭示出太多有用的飞行秘密,无数发明家依托鸟的构想制造出来的机器都只能无助的在泥土中打转。

第一架飞机和滑翔机的设计图基本仿照鸟类来绘制

随着研究的深入,人们意识到需要更好的理解翅膀和风之间的相互作用,这些“飞行爱好者”去寻找具有风力强劲的并且风向可预测的山顶、山谷和洞穴来进行实验。但自然风始终不可能提供稳定的流动,那么设计一个可以提供一个按照人意愿来产生风的设备就变得越来越重要。

BenjaminRobins

,BenjaminRobins,一个英国数学家,把一个水平臂连接到一个垂直的柱子上,拨动它使水平臂在一个圆圈里旋转。在其末端,他贴上各种物体,他的测试立即证实,东西的形状对空气阻力有很大的影响。

另一位研究者Cayley,同样用这个设备连接一个看上去很像现在飞机机翼断面结构的装置,来研究升力和阻力的作用原理。然而旋转臂有严重的副作用,它进行转动的时候会切碎空气,创造可怕的空气动荡,大大影响了所有的实验结果。但同时导致一个巨大的突破:工程师们开始意识到,没有必要再靠拍打翅膀而是可以利用升力通过快速推进一个物体来使人们同样到达高空。接下来就需要足够的推动力和正确的翅膀形状,这都需要更好的实验设备来解决这些重要的问题,风洞给了这些问题最好的答案。

FrankH.Wenham

FrankH.Wenham,一个大不列颠航空学会的英国人,在其所在的研究组织资助下建立了第一个风洞。

它首次亮相于年,该风洞有12英尺(3.7米)长,喷口18平方英寸(45.7平方厘米)。可以产生每小时40英里(每小时64公里)的风,风洞一端是一个蒸汽动力的风扇。Wenham测试了不同形状的翼型升力和阻力的影响。当他上下移动翼型件的前缘,改变攻击角,他发现某些形状能够提供比预期效果更好的升力比。依靠人类的力量进行飞行突然似乎比以往任何时候都更加可能。

然而,粗糙设计的风洞创造的风并不稳定,导致测试结果并不稳定,直到英国人HoratioPhilips用一个具有产生更少湍流的驱动系统取代了蒸汽驱动系统。

横跨大西洋的另一边,Orville和Wilbur(莱特兄弟)继续沿着空气动力学研究的设计思路来设计滑翔机。但他们真实的模型测试太耗时,也不能为他们提供足够的数据,以提高他们的设计效率。

Orville和Wilbur(莱特兄弟)

他们明确知道他们需要一个风洞,于是他们将之前制造的风洞稍微改进后,建造了一个试验段16英寸(40.6厘米)长的风洞,他们在种不同类型的机翼翼型中寻找正确的压力和升力的组合。慢慢地,他们找到了阻力和升力的正确组合。他们开始意识到,窄而长的机翼会有更大的升力,在,他们的风洞试验已经提供了可以进行飞行的足够的数据支撑。莱特兄弟在KillDevilHills进行了第一次飞行,首次完成完全受控制、附机载外部动力、机体比空气重、持续滞空不落地的飞行,也意味着一个技术创新的新时代已经开始,而这在很大程度都上归功于风洞的存在。

AutoAero是吉林大学张英朝副教授建立的专业汽车空气动力学







































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