为啥大型风洞只有少数多少个国家能建优德88电脑版网页登录

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文|军品阅读

问:为何大型风洞只有少数几个国家能建?

问题:为何大型风洞只有少数几个国家能建?

有人问,为何大型风洞只有少数几个国家能建?下面就来详细介绍其中的原因。

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回答:

很多种原因造成了风洞大多集中在少数强国手中,有主观原因,也有客观原因。我总结有三个主要因素,一是技术原因素,而是需求因素,三是经济因素。

风洞的原理并不复杂,就是用风扇、压缩机、高压气罐等设备,在试验管道内模拟出接近真实环境的人造气流,检验模型的气动性能。但原理简单不等于制造简单,核潜艇、火箭的原理也很简单。

航空航天专业的同学来回答一下这个问题。

如下图所示,就是所谓的风洞,就是用人工的方式在一个洞里面朝着要测试的设备吹出来风,来模拟这个设备运动起来与空气之间的相互作用、测试这个设备的性能。一般来说,像飞机、航空发动机、导弹,甚至于汽车都需要放在风洞中来测试性能——这是设计过程中必要的一环。

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而根据吹风的速度,可以分成低速风洞和高速风洞。速度最高的风洞甚至于可以吹出30倍音速的风速,来模拟航天飞机的运动情况。

比如说位于美国加利福尼亚的超音速风洞LENS-X,它是目前唯一能让风速达到30马赫的风洞,而目前中国最大的风洞是位于北京郊区的JF-12风洞,可以模拟十倍音速。

风洞不是简单的一个风扇,有前期的规划,设计,理论计算,才能为先进的风洞做好技术基础,还要有一定的基建和装备制造能力,风洞需要开山修路,需要大功率的电机风扇,压气机,大量传感器,观测设施,以及整个体系的建立,这都是要以技术储备为基础的。所以小国弱国干不了这事。这是技术原因。

什么东西一旦追求极致,标准就快速提高,难度也迅速加大。就像很多国家能造汽车,但法拉利、保时捷这样的超级跑车只有少数国家能造。大型风洞就是这样的高精尖设备。

小的、低速风洞很容易建,但是大的、高速风洞很难建。

小的、低速风洞用风扇吹吹就可以形成低速气流了,所以很好建,甚至于很多大学里面都有一两个风洞,但是大的、高速风洞可不是随便用电扇吹吹风就行了,而是要有一系列的复杂设备来把气流加速到那么高的速度,而且不是什么东西都需要放到这么高级的风洞里面来吹的,只有高超声速武器、航天飞机之类的才需要这样的高超声速风洞。

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既然建立风洞需要做那么多的事,需要培养人才,那必定要花钱,而且不是小数目。光是基建,要开山,要修路,要建立整个实验场地,高精尖设备的投入就是不小的花费,实验体系建立后的设备维护,配件是损耗,必然很昂贵,一般风洞的功率都很大,电力消耗巨大,需要有配套的发电和输变电工程来维持实验风洞的运行,条件允许的,比如中国,要建水电站。想想就贵。

▲美国 NASA Ames研究中心风洞群

所以说为什么大型的超高速风洞很少有国家建呢?有以下几个原因:

1,对于绝大多数国家没有必要。

实际上除了少数几个大国之外,已经很少有国家能够玩转得起高超声速飞行器了,而且国际环境也只允许少数几个国家拥有高超声速武器。就算不是高速风洞,普通的大型风洞也是给大型飞机、尤其是大型军用飞机和相关设测试气动性能用的,这些装备也不是一般国家玩得起的。

所以说对于绝大部分国家而言,没有必要建大型风洞。

2,技术复杂、耗能巨大、维护耗钱。

不要以为风洞就是吹吹风,技术很简单,但是你想要建起来还真的不容易,比如说下图的风洞,全长达到了265米,而且其中通过的可是超高速气流,不是随随便便就可以建起来的。

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而且你就是建起来了,还不一定能够用得起,一些大型风洞,需要单独的水电站来进行供电才能够驱使这样的风洞运转,一开机就相当于一个几十万人口的城市在用电,简直就是可怕的电老虎。

另外,风洞本身花钱还不是大头,大头是大量的测试设备,特别是高超声速风洞,可能你建风洞十个亿,研发、购买测试设备也得十个亿,毕竟一次高超声速风洞试验可能就坚持几毫秒,而且是特别恶劣的高温、高压、高速环境,要在这么短的时间、这么恶劣的条件下进行测量,那样的设备可不是一般的设备。

至于最后一个需求因素,有了以上两个因素的牵绊,那就要好好考虑一下,自己有没有能力建,有没有必要建,风洞最初建立的目的就是服务于航空航天等国防领域,小国弱国自己根本就没有完整的国防工业体系,要风洞又有何用?有些国家确实有需要但国力有限,它可以借用别国的风洞,或者联合几个有一定需求的国家共同建立。

它是一个国家航空航天工业不可缺少的关键设备,也在汽车、高铁、建筑、桥梁等领域广泛应用。

所以说,想要建大型风洞,真的是要有需求、要有技术、要有钱,缺一不可,但是大部分国家是又没需求、又没技术、又没钱,那就自然建不起来了。

回答:

近日,中国空气动力研究院放出重磅消息,国产10倍音速超燃冲压发动机风洞试验获得重大突破,在短短5毫秒,即百分之一的眨眼时间以内,氢燃料在每秒3千米的超高速度之下瞬间点火并稳定燃烧,这一过程的实现,不亚于在龙卷风当中点燃一根火柴的难度。

与对飞行器气动构型进行吹气的一般风洞不同的是,这次实验所采用的风洞是专门为10倍音速超燃冲压发动机而打造的,因而也需要承受高温燃烧以及高速气动所造成的影响,其技术含量乃至难度之高,无需多言。优德88电脑版网页登录 6

众所周知,人类目前对于涡轮风扇发动机的探索已经登峰造极了,那么为什么还要另辟蹊径搞什么超燃冲压发动机呢?其实根本原因就在于此,2到3倍音速已经是当前的技术瓶颈,再快的话,精密却又娇贵的发动机整体结构就会被巨大的离心力拽得分崩离析。

而超燃冲压发动机则没有这个问题,它能够将燃料点燃并压缩,最后再喷出以形成推力,整个过程就像打气筒一般直接且粗暴,由于没有涡轮以及叶片等构件的制约,搭载着这种发动机的飞行器,其最大速度理论上可以达到10倍音速。

在此之前,这个领域有涉猎且有突破的国家无非美国和苏俄,其中最著名的当属美国X43A以及X51A两型乘波体飞行器,前者早在2004年的时候就已经达到了7倍音速,不过随后因为燃料无法支持长时间燃烧而中止发展。

后来美国人决定降低速度,于是搞出了速度降低至5.1倍音速的X51A,虽然速度降下来了,但是却换来了426公里的航程,这也是目前为止高超音速飞行器飞行距离最远的记录,但总的来看,美国和苏俄所取得的成就都不能算作是真正的突破。优德88电脑版网页登录 7

事实上,人类在追求速度的道路上所取得的成绩远远超出了大多人的想象,动辄超过多少倍音速的新闻已经充斥了我们的脑海,想把速度放大其实对于如今的人类而言,并不是什么天大的难事,即使是最普通的火箭发动机所推动的弹道导弹在末端的速度都可以超过30倍音速了,但是这需要携带大量氧气来供应燃料燃烧,无形中限制了其性能的发挥。

如果能够利用好大气层的氧气,不就可以省去这一环节了吗?于是,乘波体这种在大气当中高速翱翔的空天飞行器成了时下的热门研究课题,超燃冲压发动机就是研究乘波体的必须前提,而专用的风洞则是更进一步的前提。

在未来,无论是民用还是军用,无论是空间位移,还是第六代战斗机乃至空天轨道轰炸机,亦或者是高超音速打击武器,都将不可避免地采用超燃冲压发动机技术,目前,我国和美国均在这方面已经进行了多次试验,并积累了很多经验,将是未来该领域的探路者。

目前,挡在人类面前的困难主要有两点,其一,如何保证氢气燃料与氧气在毫秒之美瞬间融合并燃烧,注意,是稳定燃烧,超燃冲压发动机虽然有其结构先天优势,但物理性质毕竟是无法违背的,在超高的速度之下,任何物质的表面以及内在属性都是不稳定的。

其二,在于如何解决燃料燃烧过快的问题,虽然美国X51A已经取得了426公里航程的记录,但是这对于飞行器实用角度而言,很显然仍然是远远不够的,关于这个瓶颈,目前只能从飞行器本身体量以及燃料配比方面下手,未来究竟会有何发展,国产超燃冲压发动机能否弯道超车,目前仍不得而知。

加油吧!中国!加油吧!人类!

回答:

主要是费钱,太费钱了。

造一座超音速风洞需要大功率能源支持风扇制造气流。还有通过形状设计,在局部达到超音速。

建造费用巨大,使用消耗电力巨大,甚至需要单独专门建设发电厂。

建造出来了,还要有使用单位。很多国家没有这个需求。目前能制造超音速飞机的没有几个。搞工程研究的也少。风洞设备长期不使用也不行。风洞数量和飞机设计的国家差不多。

回答:

大型风洞不说技术与建造,就说正常使用都不是小国能负担的起的,别的不说单论耗电量,就需要一座中等以上的水电站专门供应,它的耗电量最起码与中等城市相等

回答:

为何不问地球上还有几个国家新闻网络管制,有二元户籍制度!!!

回答:

小国有需求吗?一共才几十架飞机而且还是各种型号各种类型的。中美俄一型飞机的装备数量就上百,风洞成本平摊在每架飞机上就很便宜了。而且再过几十年,各个小国将有空无防,因为装备不起最先进的第五六代机,而不得不各自找大腿抱。

回答:

没有这么大的地方

在没有什么工业研发能力的国家,弄个什么风洞来干什么?吹风吗?
这个问题有点搞笑哟!

为什么世界上没有几个国家自己生产飞机?

为什么没有几个国家自己生产火车?

回答:

无非就是钱的问题

中国必定是要屹立于世界之巅,所以风洞对中国来说是必须的重大基础实验装备,举国之力都是要建起来的,而且中国的风洞水平也是不低的。

风洞模拟各种极端气流,材料要求高,能源消耗大,种类众多。玩一种不行,要玩就得一大堆全上。比如:

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按气流速度不同,分低速风洞(≤0.4马赫)、亚声速风洞(0.4~0.7马赫)、跨声速风洞(0.5~1.3马赫)、超声速风洞(1.5~4.5马赫)、高超声速风洞(大于5马赫)等。

在十几倍音速气流吹动下,高强度钢都被气动加热到融化。这正是火箭、弹道导弹、高超音速飞行器在大气层中遇到的情况。

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