前几天,小编带孩子去游乐场玩,带孩子体验了一下风洞项目,穿上飞行服,就地起飞的刺激感和心跳加速的体验,让所有人大呼刺激。其实,这个叫娱乐风洞,娱乐风洞是利用风洞技术打造的空中悬浮体验装置,让游客感受空中悬浮飞行的刺激和乐趣。其实这个娱乐风洞和真正的风洞还是区别很大的,当然基本原理都是一样的。
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那真正的风洞到底是个啥?本篇将用最通俗易懂的语言,让大家了解风洞。
1、什么是风洞?风洞是干什么的?
风洞是利用人工产生的气流来模拟飞行器飞行环境的一种管道状试验设备,这个是官方的解释。
通俗点说,我们制造一个物体之前,不管是汽车还是飞行器,都需要根据他们的外形与气流的影响,通过不断的模拟测试,来调整他们的外形,以达到减少空气阻力的效果。因为有些物体比较大,自然环境中也没有那么理想的场所,所以我们是无法完全通过实际的环境进行测试的,怎么办?
那就只能模拟一个环境,如何模拟?通过人工制造一个吹风的设备装置,把气流吹向这个物体,这个物体可以是实际大小的,如果太大,那就完全等比例制作一个缩小的模型,来模拟自然的气流,这就是风洞的最简单的原理解释。
简单小结,风洞就是一个人工模拟的吹风装置,通过向物体吹风,测试物体的外形阻力,以达到降低空气阻力的目的。
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2、风洞在军事及航空航天上的应用?
风洞最初的目的就是用来测试飞机的外形的,第二次世界大战后,随着科技进步,风洞技术被广泛应用在了航空航天和军事领域。截止目前,咱们中国已经建成了低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞,在风洞技术上处于世界领先地位。
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最近一二十年,咱们中国的各类军事装备、航空航天技术取得了突飞猛进的进步,这很大程度上离不开风洞技术,比如咱们的歼-20超音速隐形战斗机、东风17高超音速弹道导弹、嫦娥探月以及天问火星探测等。可以说,如果没有风洞,现在几乎所有的飞行器都不会取得研发突破,甚至都无法进行设计。
前段时间,央视新闻曝光了我国最先进的JF-22超高速风洞,预计2022年建成。它可以复现40到100公里高空、时速最高达10公里/秒,相当于约30倍声速的飞行条件。JF-22的成功建成,将为我国带来极大的技术进步,未来在天地往返飞行技术领域和超高速飞行技术领域取得重大突破。
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备注:JF-22信息和图片来自于央视新闻及央视网。
3、汽车也会用到风洞技术吗?
风洞技术在汽车上应用也是非常广泛,通过合理的汽车外形设计,可以较大的降低汽车空气阻力,提升燃油经济性,降低空气噪音,提高驾乘舒适度。咱们现在看到的所有汽车,都是要通过汽车风洞,来测试和改进汽车外形设计的。
世界上最大的风洞是通用汽车风洞,最先进的风洞来自于宝马汽车,还可以模拟多种恶劣天气和极端温度,还可以进行降雨降雪模拟和太阳光模拟,最高测试风速可以达到300KM/小时。
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4、东京奥运会赛艇夺冠,竟然因为用了风洞技术?
2021年7月28日东京奥运会赛艇女子四人双桨决赛中,由陈云霞、张灵、吕扬、崔晓桐组成的中国队获得冠军,背后除了姑娘们的刻苦努力之外,其实还有一项国产黑科技的运用,那就是运动员的赛艇动作姿态都是吹过风洞实验的。
那么问题来了:风洞不是进行飞行器的测试吗,怎么也能使用到赛艇上面?不就是划船吗,有那么难吗,还需要这么高精尖的技术?
其实真的挺难的,因为四个人一起要保持一致的用力方向和节奏,才能发挥最大的前进动力,否则一点的节奏不稳或者用力方向产生变化,就导致无法产生合力,达到最好的前冲效果。
通过风洞技术,可以测试四名运动员如何编队组合,才能减少气动阻力的影响,以及如何最大程度为运动员的比赛提供科学的参考,从而可以有效的提高竞赛成绩。
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最终,我们的四名运动员,在这次奥运会上,自始至终,都保持了非常一致的动作和用力方向,划水效果也非常好,以打破世界纪录的方式获得了冠军。