立式风洞

垂直风洞

立式风洞又称“垂直风洞”。与水平式风洞相比，立式风洞的优点是模型重力平行于试验段轴线，可以简化模型旋转中的平衡及回转部分的重量分量问题，更适宜做回转运动飞行状态测力试验，能产生垂直向上气流的科研试验设施，当垂直气流达到一定的速度，人以一定姿态进入气流，不需任何工具就能飘浮起来，可满足飞行人员、空降兵以及跳伞运动员的训练需要和飞机尾旋、无尾飞机翻滚和旋转天平试验。

简介

风洞，简单地说，就是根据运动的相对性原理，用以模拟各种飞行器在空中飞行的庞大试验设备。风洞是航空航天飞行器的“摇篮”，所有的飞机、火箭、卫星、导弹、飞船都是被风洞“吹”上天空的。风洞的大量出现是在20世纪中叶。中国已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞。

欧美发达国家开始将立式风洞用于模拟跳伞，这一新颖的训练方法一出现，立即以其逼真的模拟效果和极高的安全性受到欢迎。2005年9月,我国自行设计建造的国内第一座大型立式风洞在空气动力研究基地建成并通气试车成功，是目前亚洲最大的立式风洞，其各项指标均达到世界先进水平。

从外表看，与普通房屋唯一不同的是，该建筑身上“背”着一根粗大的铁管。技术人员介绍：“可不能小瞧这铁家伙，它是产生气流的主要通道。” 其实，风洞普通的外表下有着神奇的“心脏”。步入其中，发现这片人造“天空”完全是用高科技的成果堆砌而成。

风洞建设是一个涉及多学科、跨专业的系统集成课题，囊括了包括气动力学、材料学、声学等20余个专业领域。整个立式风洞从破土动工到首次通气试验仅用了2年半，创造了中国风洞建设史上的奇迹。大厅里，螺旋上升的旋梯簇拥着两节巨大的管道，好不壮观！与其说它是试验设备，不如说是风格前卫的建筑艺术品。

世界上公认的第一个风洞是英国人于1871年建成的。美国的莱特兄弟于1901年建造了风速12米/秒的风洞，从而发明了世界上第一架飞机。

作用

尾旋是飞机失速后进入一种包括滚转、俯仰和偏航在内的绕垂直轴旋转的同时又沿着螺旋轨迹下降的复杂运动。避免和改出尾旋是飞机研制中的一个重要问题。

在立式风洞中可以进行飞机失速/尾旋试验研究，包括失速/尾旋特性预测方法的研究和失速/防止尾旋和改出尾旋技术的研究。在立式风洞中对飞机失速/尾旋进行研究有许多优点：它可以安排各种气动布局和不同操纵面偏转角组合的试验；它可以不受时间、气象条件的限制；它可以在飞机设计阶段就能详细地研究失速/尾旋特性的防止/改出技术，从而得到投资少、周期短、数据多的综合效益。

由于立式风洞可以模拟飞船在常规风洞中所不能模拟的重力和惯性力的影响，所以非常适用于系统地研究伞的伞型、面积的大小、连接绳长度等降落伞特性以及返回舱一伞组合体动稳定性研究。立式风洞还可以用作跳伞训练模拟器。

实际应用

解放军78名高空跳伞骨干，首次在亚洲最大的立式风洞圆满完成为期4天的风洞跳伞训练任务。立式风洞能够全天候真实模拟高空跳伞环境，有助于跳伞前的空降、造型及特技表演动作训练，缩短训练周期，提高训练质量和效益。据了解，风洞跳伞被纳入全军高空跳伞年度训练尚属首次，也是我军利用风洞设备提升作战能力的一次积极探索。

总装某基地拥有的直径5米立式风洞总体尺寸和试验能力居亚洲首位。这个风洞投入使用后，专业跳伞运动队和伞兵曾先后进行过10余期跳伞训练，取得了良好的训练效果。

在2009年7月初进行的训练中，参训人员共完成了单兵飘浮及旋转训练、单兵携带伞具飘浮及旋转训练等多个训练课目，在自由下降过程中姿态控制、高跳低开式跳伞等方面取得显著进步。训练不仅可以准确模拟空中飘浮的真实训练环境，还有效摆脱了天气条件的制约，再加上安全科学的训练手段，4天时间就达到了平时1个半月的训练量。

特殊要求

立式风洞试验段气流有如下的特殊要求：

试验段截面速度

通常要求试验段截面边缘的速度应比中心高5%～10%，呈碟形分布。这样，可以较好地保持所投放的模型在试验段截面的中心区域运动。如果试验段截面的分布仍像普通低速风洞那样保持均匀，则尾旋模型就会更容易离开试验区；在作伞一飞船组合体的动稳定性试验时，由于伞通常有向速度高的区域移动的特点，这就要求试验段截面气流速度分布呈“反碟形”，即截面中心的气流速应比周边区域的速度高5%～10%。

“碟形”或“反碟形”的速度分布，可以在立式风洞蜂窝器前设计多层重叠放置的、不同覆盖面的、不同规格的金属丝网来实现。环形回流式立式风洞，能相对方便地实现这种速度分布。

试验段风速的快速调节

在进行模型自由飞试验时，由于投放的模型姿态的变化，很容易使模型脱离试验区域，甚至可能发生损坏模型的危险。为此，风洞要设计～个快速调节试验段气流速度的调速系统。通常这个系统位于风扇前，要求能在2s之内将试验段气流速度从最大值减至40%，反之也能在3s之内使其由最大值的40%增至最大值。

这种调速装置可以通过对其叶片角度的快速调节，来达到上述的目的。

我国发展

2005年9月，中国自行设计建造的第一座大型立式风洞，在位于川西北的空气动力研究基地建成，并通气试车成功。中国以前的风洞均为水平式风洞，这座立式风洞的建成，不仅填补了中国风洞家族中的空白，而且对中国国防科学技术的发展和国民经济建设将发挥重大作用。

新建成的这座立式风洞总高55m，其中，试验段直径为5m，中心最大风速超过50m/s。风洞采用现代先进调速技术实现风速控制，总体水平居国际领先地位。这座立式风洞投入使用后，主要用于飞机失速/尾旋性能评估及改出特性研究、返回式卫星和载人飞船回收过程中复杂的空气动力稳定性研究，以及其他相关领域的空气动力研究。

立式风洞又称“垂直风洞”。与水平式风洞相比，立式风洞的优点是模型重力平行于试验段轴线，可以简化模型旋转中的平衡及回转部分的重量分量问题，更适宜做回转运动飞行状态测力试验，如飞机尾旋、无尾飞机翻滚和旋转天平试验。由于立式风洞设计和建造难度大，目前只有少数几个发达国家拥有这种风洞。

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