風(fēng)洞，是能人工產(chǎn)生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周?chē)鷼怏w的流動(dòng)，并可量度氣流對物體的作用以及觀(guān)察物理現象的一種管道狀試驗設備，它是進(jìn)行空氣動(dòng)力試驗常用、有效的工具。

那么，“風(fēng)洞”到底是干什么的？

0.6米×0.6米連續式跨聲速風(fēng)洞。

一、風(fēng)洞與風(fēng)洞試驗

風(fēng)洞是利用人工產(chǎn)生的氣流來(lái)模擬飛行器飛行環(huán)境的一種管道狀試驗設備。

風(fēng)洞試驗，就是根據相對運動(dòng)原理和相似理論，在風(fēng)洞中測量飛行器縮比模型的空氣動(dòng)力特性，并研究相應的流動(dòng)現象與流動(dòng)機理。風(fēng)洞試驗要遵循幾何相似、流動(dòng)相似等一系列相似準則。馬赫數、雷諾數是其中重要的相似參數，直接影響風(fēng)洞試驗結果的準確性。

5.5米x4米航空聲學(xué)風(fēng)洞開(kāi)展C919全機模型氣動(dòng)噪聲測量試驗。

●馬赫數（Ma）

馬赫數=飛行速度/聲速，用于表征飛行器的飛行速度，反映飛行器飛行時(shí)周?chē)諝獾膲嚎s程度。

●雷諾數（Re）

雷諾數=慣性力/粘性力，用于表征飛行器飛行時(shí)受到的粘性力，反映氣流對飛行器表面的粘性阻滯作用。

二、風(fēng)洞名稱(chēng)中的尺寸及其意義

風(fēng)洞名稱(chēng)中通常會(huì )使用尺寸，例如1.2米×1.2米跨超聲速風(fēng)洞中的“1.2米×1.2米”，指的是風(fēng)洞試驗段橫截面尺寸為1.2米（寬）×1.2米（高）。

風(fēng)洞試驗段尺寸決定了試驗模型的大小。一般風(fēng)洞試驗模型尺寸比真實(shí)飛行器尺寸小得多，當模型尺寸太小時(shí)，飛行器上的幾何細節和小部件難以模擬。風(fēng)洞越大，試驗模型尺寸就越大，模型保真度就越高，試驗數據就越可靠。但是風(fēng)洞尺寸越大，建設難度越大、運行成本就越高，這就要求權衡模擬準確度、可行性與經(jīng)濟性，合理確定風(fēng)洞尺寸。

在2米×2米超聲速風(fēng)洞開(kāi)展導彈標模試驗。

為此，世界主要空氣動(dòng)力研究機構，都對風(fēng)洞尺寸進(jìn)行統一規劃，按大、中、小尺寸配套，成體系地進(jìn)行建設。其中，小型風(fēng)洞主要用于基礎研究和先進(jìn)氣動(dòng)技術(shù)探索，多學(xué)科研究及CFD驗證；中型風(fēng)洞主要用于中小型飛行器選型、校核和定型試驗，先進(jìn)氣動(dòng)技術(shù)的驗證；大型風(fēng)洞主要用于大型飛行器的選型、校核和定型試驗等。

三、風(fēng)洞的分類(lèi)

馬赫數是風(fēng)洞試驗必須模擬的相似參數，風(fēng)洞通常按照來(lái)流馬赫數進(jìn)行分類(lèi)。

● 低速風(fēng)洞（Ma＜0.4）：

主要用于開(kāi)展飛機起飛/著(zhù)陸，低速飛行器、建筑、車(chē)輛、橋梁等空氣動(dòng)力試驗研究。

● 高速風(fēng)洞（?0.4≤Ma＜5?）：

高速風(fēng)洞又可細分為跨聲速風(fēng)洞（0.4≤Ma＜1.4）和超聲速風(fēng)洞（1.4≤Ma＜5），主要用于各種航空飛行器空氣動(dòng)力試驗研究。

● 超高速風(fēng)洞（Ma≥5）：

主要用于開(kāi)展各種航天飛行器空氣動(dòng)力試驗研究。

?3米x2米結冰風(fēng)洞開(kāi)展飛機平尾部件結冰試驗

風(fēng)洞按照驅動(dòng)方式還可分為連續式和暫沖式。

● 連續式風(fēng)洞：

由風(fēng)扇壓縮機系統驅動(dòng)氣流在風(fēng)洞回路中運動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是運行時(shí)間長(cháng)，運行成本較低；缺點(diǎn)是技術(shù)較為復雜，建設成本較高。

● 暫沖式風(fēng)洞：

由預先壓縮的高中壓氣源驅動(dòng)或真空罐抽吸形成流動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是建設技術(shù)相對簡(jiǎn)單，建設成本低；缺點(diǎn)是：運行時(shí)間短，運行成本高。

此外，根據用途不同，風(fēng)洞還可分為常規風(fēng)洞和特種試驗設備，典型的特種試驗設備包括結冰風(fēng)洞、聲學(xué)風(fēng)洞、電弧風(fēng)洞、激波管、彈道靶等。

0.3米低溫引導風(fēng)洞

四、空氣動(dòng)力學(xué)研究?“ 三種手段 ” 及其相互關(guān)系

風(fēng)洞試驗、數值計算和模型飛行試驗，是研究空氣動(dòng)力學(xué)的三大手段。

● 風(fēng)洞試驗：

根據相對運動(dòng)原理和相似理論，在風(fēng)洞中測量飛行器縮比模型的空氣動(dòng)力特性，并研究相應的流動(dòng)現象與流動(dòng)機理。

優(yōu)點(diǎn)：能夠真實(shí)反映流動(dòng)物理過(guò)程，可獲得較為真實(shí)的試驗數據，可嚴格重復；

缺點(diǎn)：試驗條件與真實(shí)飛行條件不完全一致，存在洞壁干擾、支架干擾、模型失真等誤差源。

2米×2米超聲速風(fēng)洞

● 數值計算：

求解流體動(dòng)力學(xué)方程組（NS方程或其簡(jiǎn)化模型），獲取飛行器繞流流場(chǎng)參數，分析流動(dòng)現象與機理，并通過(guò)表面積分獲取空氣動(dòng)力特性。

優(yōu)點(diǎn)：成本低、效率高，可模擬極限條件；

缺點(diǎn)：存在物理模型、計算方法等誤差源。