本报讯(记者 谢小琴 通讯员 杨佳峰 谌达军)任一款机型首飞前,必须经过无数次“吹吹风”的检测。 这个环节,无人机等低空飞行器的生产也绕不开。 中南地区最大的无人机风洞即将在我校建成。
3 月 21 日,记者在我校南湖校区看到,一栋 24 米高的框架大楼拔地而起, 两座风洞试验站箱体呈 U 字形盘踞其中,犹如一列加大号的火车车厢,箱体两侧还有瞭望窗。 风洞捕捉气流大型箱体已全部完工,旁边 1000 伏专供变电站也已建成,即将安装风洞风扇的叶片。 据介绍,该风洞今年下半年即可投入运营。
“它们都是回流式双试验段风洞,具有能源高效利用、试验环境稳定性强、多场景灵活适配等特点。 ”土木工程与建筑学院徐东升教授介绍, 小风洞试验站体积为 3 米×3.5米×21 米,可吹出 35 米/秒风速,相当于 12 级台风;大风洞试验站体积更庞大,为 8 米×3 米×21 米,可吹出 15 米/秒风速,可满足翼展 8 米以下、高度在 3 米以下的飞行器气动测试。
正如汽车需要通过专业试车场验证性能参数, 无人机等航空器的适航性验证必须依托风洞进行。 徐东升说,具体来说该风洞有两大用途:一是为无人机、小型有人机等提供气动特性验证和检测平台,在设计或改进时确保其可靠性。二是帮助选择无人机的起落点。 他说,大型飞机站点往往在城区外, 而低空经济中的小型飞机或无人机是在楼宇间穿梭,会引起周边环境局部风压陡升,甚至震碎窗户玻璃,如何选择起落点至关重要。 风洞可通过构建城市街区模型的风振图谱,为起降点选址提供支撑。
风洞就是能产生可控气流的实验设备。 与天空中情形相反,进风洞的飞行器不动,风在动,模拟出飞行器振动、结构响应、结构疲劳等力学行为。
“风洞精确运转,需要解决湍流控制、测量系统动态响应等一系列技术难题。 ”徐东升介绍,在风洞实验中,风洞工作时风扇系统会产生强大气流,让气流通过无人机实验段,可用精密测量仪器捕捉气流的每个细节。 如压力传感器记录模型表面的压力分布,激光测速仪描绘气流的运动轨迹,高速摄像机捕捉模型的振动情况。 这些数据经过计算机处理,可转化为无人机设计改进的依据。
据悉,现代风洞已发展出多种类型。 低速风洞用于研究普通飞行器的气动特性,高速风洞可模拟超音速飞行环境,特种风洞可再现极端天气条件。 目前,北京、四川、陕西、辽宁、湖南、广东建有不同类型风洞。
学校风洞属民用级风洞,主要为低空经济服务。 土木工程与建筑学院院长吴斌教授表示, 学院早在 4 年前就在风振领域开展深入研究,出版风振控制领域全国首本专著,为现在的风洞建设打下了基础。