论文部分内容阅读
火箭、返回式卫星。航天飞机、载人飞船等航天器,如果没有经过风洞试验,可能一个也生产不出来
体重64公斤的马军没有意识到,他的轻轻一跃,已经创造了历史。
能够像鸟儿一样在空中自由飘浮是人类的一个古老梦想,供职于某空气动力研究基地低速所的科技人员马军,很可能就是实现这个梦想的第一位中国人。
这是一次“非正式”的试验。马军戴着借来的摩托车头盔,穿着从仓库里找出来的抗“非典”专用防护服,轻轻跃进一座直径5米、8层楼高的立式风洞中,每秒约45米的稳定气流立即把他稳稳地托在半空中。当他张开手脚,身体就飘得高些,收回手脚就低了下来;手一动就可以左右旋转,并能随时立即停住。
风洞中巨大的噪声淹没了人们的欢呼,飘浮在空中的马军只看到他的同事兴奋得涨红了脸,纷纷拍手拥抱。
这是2006年3月30日,四川盆地西北部金灿灿的油菜花正在盛开。
一个星期后,4月7日,八一跳伞队和空降兵某研究所首次在立式风洞中开展真人实地跳伞试验,获得成功。
中国自主研制、建成于2005年9月的第一座立式风洞,承担了这项有历史意义的试验。这座位居亚洲第一的风洞,直径和最高风速两项指标虽然均居世界第二,但单位时间气流量居世界第一,在自动化程度、测量手段、环保等方面都属世界领先水平。
专家称,试验结果证明,立式风洞设备与试验技术已经完全配套,达到国际先进水平,能够满足中国航空航天事业的需要。
风洞是空气动力学最主要的试验设备,其数量和质量最能直观反映一个国家空气动力方面的水平与能力。空气动力技术则是关系国民经济和国防建设的基础性和战略性技术。
“有什么样的风洞就可能有什么样的飞机,”著名风洞设计专家刘政崇说,“风洞的价值首先体现在航空航天事业中。”
火箭、返回式卫星、航天飞机、载人飞船等航天器,如果没有经过风洞试验,就无法确定外形结构,可能一个也生产不出来。每一种新型风洞的诞生,都孕育着航空航天飞行器的升级换代。
中国人的第一次“美妙飘浮”
由于国外的风洞对中国人都是严密封锁的,所以几乎能肯定地说,马军在那个下午的美妙飘浮成了中国的第一。
中国的风洞建设,在钱学森、庄逢甘等老一代空气动力学家的倡导下起步,数十年来完全依靠自己摸索。每座风洞的建设几乎都面临过国内的原材料和很多关键设备达不到技术要求的情况,面临过投资不够的尴尬,然而中国的空气动力人却用相对较少的投入建成了位居世界前列的风洞群。
还是在风洞设计建造初期,低速所的高级工程师李德祥就和同事们在网上下载了法国人在立式风洞中飘浮的视频。那段视频他们不知看了多少遍,大家几乎是一边想像着在空气中飘浮的感觉,一边看着自己的立式风洞一天天“长大”。
2006年春节刚过,李德祥和同事就迫不及待地要试验一下是否可以“吹”人。“那真是非常刺激,有一种心惊肉跳的感觉。”李德祥说。
作为课题组的带头人,李德祥要第一个冒险。他让同事们拉住他的身体,然后把头伸进了风洞,“脸上的肌肉被吹得不断抖动,就像成龙电影里的镜头。”他们立即决定,借摩托车头盔。
第二步,抓住手把身体放进去吹,试验结果是大家决定找出抗击“非典”用的防护服。
第三步,人进到风洞里先趴下,用六根绳子把人拉住,然后再把风洞开启。这一次,大家决定让最有“分量”、体重85公斤的崔红芳进去,如果能被“吹”起来,别人就更没问题了。
李德祥说:“这个试验还是有风险的,当时我们都特别兴奋,都想立即亲身体会一下法国人那种飘浮的感觉。”
崔红芳真的被“吹”起来了,美中不足的是,崔在中间像溺水的人一样手脚乱动,“无法控制身体姿态,老往边上跑,然后又被绳子拉回来。”不过,崔红芳的胆大获得了宝贵的经验。他们立即用海绵把风洞边缘包了起来,并想出了用防护网的高招,这样风洞就成了一个大“鸟笼”,任凭人怎么飘也不会被“吹”到外面去。
3月30日下午4时许,曾在运动会上一口气拿了四块金牌的马军被委以重任,第一个毫无依托地去试验自由飘浮。
第一次,由于马军的手张得太开,一开机就“吹”起了五米多高,李德祥赶紧指挥减速停机。第二次,马军就能够通过伸缩手脚控制高低。
接下来就成了马军的个人表演时间,他不再需要事先趴在风洞里,而是等风洞开启后跳跃进去。虽然李德祥跟他事先约定不要做任何附加动作,但马军还是十分有把握地做了一个空中前滚翻并一举成功。此后他一发不可收拾,无师自通地能够自由左右旋转并随时停住。
随后,就有了八一跳伞队和空降兵某研究所在立式风洞中的首次试训。
跳伞训练效率提高70%
4月7日,空降兵某部排长刘文生携带基本战斗装具跃进风洞,在每秒46米的风速下,成功模拟空中出舱、自由坠落等一系列技术动作:接着,八一跳伞队的专业运动员先后完成了两人空中拉手360度、空中筋斗、四人拉手换位等跳伞训练科目,中国首次立式风洞模拟空中跳伞试验成功。
空降兵某研究所所长李振波则告诉记者:“立式风洞对于我军空降兵创新训练手段和方法,提高训练质量和效率,降低训练成本都将起到重要作用。”
他介绍说,立式风洞对于空降兵训练事半功倍,首先训练时间可以不受限制,跳伞者的感受则与实际跳伞并无二致:动作纠正上比较直观,在空中是用高倍望远镜看,下来之后才能讲评,在风洞中就可以随时纠正。“在部队平时需要两三年上百次实际跳伞才能完成的训练科目,在这里一个星期到十天就完成了。”
在立式风洞中,当垂直气流达到一定速度,人以一定姿态进入该气流,无需任何工具就能飘浮起来。上世纪60年代起,一些国家已开始将立式风洞用于跳伞训练,美国空军1992年专门建造了一座用于空军飞行员训练的立式风洞。在韩国、意大利、瑞典等国家,都将风洞环境用于特种作战部队空降训练使用。
据有关专家称,这次试训证明,立式风洞能使跳伞训练效率提高70%以上。
参与了4月7日试验的八一跳伞队大队长黄鸣介绍说,国际跳伞比赛有三个传统项目:定点、特技、空中造型。美国人在造型项目上30年来一直居于霸主地位,原因就在于他们的运动员有条件在风洞中进行训练。
26岁的女队员裴昱是这次参与试验的八一跳伞队队员中年龄最小的,但她已经两次获得集体定点项目世界冠军。她还清晰地记得2003年10月到韩国访问时,韩国跳伞队训练用的立式风洞只让参观,却不让试训。她没有想到,中国这么快就有了自己的立式风洞,而且比韩国的先进。 裴昱告诉记者,风洞中的感觉跟实际跳伞时空中的感觉十分相似,“有了这样的训练手段,我们在特技和造型两个弱势项目上就敢于和世界强队挑战了。”
助力航空航天事业
然而,在空气动力研究人员看来,人体空中坠落特性试验和跳伞训练,可能是立式风洞的特殊功能中排在最末位的。
“风洞的作用体现在国民经济和国防建设的各个领域。”今年65岁的刘政崇从事空气动力学研究有40多年,他介绍说,在国防方面,早在1932年,瑞士人就用风洞开展炮弹的飞行试验,现代导弹武器在飞行的每一个阶段都需要在风洞中模拟,鱼雷和潜艇的生产,风洞试验也是第一关。
风洞发展历程跟军事工业的发展历程相配合,立式风洞出现于上世纪40年代,最早叫尾旋风洞,主要用于新型飞机的研究。同时,立式风洞还用于载人航天返回舱回收着陆稳定性、直升机垂直运动特性等多项研究,对航空航天科研至关重要。
刘政崇介绍说,1966年至1970年的四年间,美国空军因尾旋事故损失军用飞机226架,平均每周一架,1974年至1976年的两年间,美国各类民用飞机共发生尾旋事故723起,平均每两天一起。立式风洞正是用于开展飞机尾旋特性研究的最主要手段。
美国人在1927年建成了一个大型风洞,经几百次的试验后发现,在飞机上安装一个重量很轻的整流罩,轻易就能使飞机时速提高20英里,使美国空军年度预算节省了500万美元。这一数字是建设风洞的兰利中心组建13年来的投资总和。此后整流罩在飞行器中得到了广泛应用。也是通过这座风洞,对当时飞机上普遍使用的固定起落架进行试验后发现,其阻力竟然占40%,于是收放式起落架开始广泛应用。1948年,美国人根据风洞试验,使飞机第一次突破了“音障”。
中国风洞建设起步于上世纪60年代。中国的立式风洞虽然比国外晚建成数十年,但水平处于世界领先地位。钱学森40年前规划的风洞,目前已基本建成。今后10年还将有多座风洞开始建设。
专家称,中国的风洞建设正进入一个加速发展时期,而这正是中国航空航天事业呈现加速发展的一个体现。
事实上,如果没有自己的风洞,我们自主研制航天器和飞机需要拿到国外去做试验,对于一些关键性的数据,试验方可能比我们了解得还多。
风洞体现国家综合实力
刘政崇告诉记者:“在风洞中,让风吹起来容易,然而能让风吹得满足科学试验的要求却是难上加难。风洞的设计建造依托于国家的综合国力。”
据介绍,建设一座风洞,在制造、材料、控制、电子、机械、水、气、电等领域需要用最新的技术,也需要强大的能源支持,莫斯科航天动力研究院做一个风洞试验,用电量达七亿千瓦,整个莫斯科的电力网都要受到影响。同时,还需要空气动力学学科本身有一定的人才储备。
风洞建设周期长,投资数额往往数千万至数亿元,且效益滞后,其重要性不容易为人们所认识。中国的一些大型风洞,建设时间长达数十年。
在空气动力方面,美国和俄罗斯是当今世界的两强。据不完全统计,目前全世界有400余座工程型风洞,俄罗斯125座、美国120座、欧洲80座、日本16座、加拿大5座。中国有30座左右,其他国家和地区10座左右。
除了国防科研领域,风洞在经济建设中的作用也开始凸显。
“小到一个运动员的头盔,大到即将兴建的京沪高速铁路列车,都需要在风洞中反复试验才能定型生产,减灾、大气污染的扩散规律、列车和飞机的降噪等都需要在风洞中进行试验研究。”空气动力研究基地副总工程师唐志共介绍说。
目前,空气动力研究基地已经开始着力于风洞对风能应用的研究。中国陆地上可供开发利用的风能资源总储量为2.53亿千瓦,到2004年底,全国已建成43个风电场工程项目,然而风场使用的大型风力机都是从国外引进的。自主知识产权的风机则必须通过大量的风洞试验。
就在立式风洞跳伞试训成功几天后,记者又从四川省绵阳市了解到,中国第一座娱乐风洞已经建成,这座风洞构造相对简单,投资较少,不能满足科研试验的需要,但是完全能够把人“吹”向空中,让普通百姓也能够有机会体会飘浮在空气中的美妙感觉。风洞在娱乐方面也体现出了一定的市场前景。
体重64公斤的马军没有意识到,他的轻轻一跃,已经创造了历史。
能够像鸟儿一样在空中自由飘浮是人类的一个古老梦想,供职于某空气动力研究基地低速所的科技人员马军,很可能就是实现这个梦想的第一位中国人。
这是一次“非正式”的试验。马军戴着借来的摩托车头盔,穿着从仓库里找出来的抗“非典”专用防护服,轻轻跃进一座直径5米、8层楼高的立式风洞中,每秒约45米的稳定气流立即把他稳稳地托在半空中。当他张开手脚,身体就飘得高些,收回手脚就低了下来;手一动就可以左右旋转,并能随时立即停住。
风洞中巨大的噪声淹没了人们的欢呼,飘浮在空中的马军只看到他的同事兴奋得涨红了脸,纷纷拍手拥抱。
这是2006年3月30日,四川盆地西北部金灿灿的油菜花正在盛开。
一个星期后,4月7日,八一跳伞队和空降兵某研究所首次在立式风洞中开展真人实地跳伞试验,获得成功。
中国自主研制、建成于2005年9月的第一座立式风洞,承担了这项有历史意义的试验。这座位居亚洲第一的风洞,直径和最高风速两项指标虽然均居世界第二,但单位时间气流量居世界第一,在自动化程度、测量手段、环保等方面都属世界领先水平。
专家称,试验结果证明,立式风洞设备与试验技术已经完全配套,达到国际先进水平,能够满足中国航空航天事业的需要。
风洞是空气动力学最主要的试验设备,其数量和质量最能直观反映一个国家空气动力方面的水平与能力。空气动力技术则是关系国民经济和国防建设的基础性和战略性技术。
“有什么样的风洞就可能有什么样的飞机,”著名风洞设计专家刘政崇说,“风洞的价值首先体现在航空航天事业中。”
火箭、返回式卫星、航天飞机、载人飞船等航天器,如果没有经过风洞试验,就无法确定外形结构,可能一个也生产不出来。每一种新型风洞的诞生,都孕育着航空航天飞行器的升级换代。
中国人的第一次“美妙飘浮”
由于国外的风洞对中国人都是严密封锁的,所以几乎能肯定地说,马军在那个下午的美妙飘浮成了中国的第一。
中国的风洞建设,在钱学森、庄逢甘等老一代空气动力学家的倡导下起步,数十年来完全依靠自己摸索。每座风洞的建设几乎都面临过国内的原材料和很多关键设备达不到技术要求的情况,面临过投资不够的尴尬,然而中国的空气动力人却用相对较少的投入建成了位居世界前列的风洞群。
还是在风洞设计建造初期,低速所的高级工程师李德祥就和同事们在网上下载了法国人在立式风洞中飘浮的视频。那段视频他们不知看了多少遍,大家几乎是一边想像着在空气中飘浮的感觉,一边看着自己的立式风洞一天天“长大”。
2006年春节刚过,李德祥和同事就迫不及待地要试验一下是否可以“吹”人。“那真是非常刺激,有一种心惊肉跳的感觉。”李德祥说。
作为课题组的带头人,李德祥要第一个冒险。他让同事们拉住他的身体,然后把头伸进了风洞,“脸上的肌肉被吹得不断抖动,就像成龙电影里的镜头。”他们立即决定,借摩托车头盔。
第二步,抓住手把身体放进去吹,试验结果是大家决定找出抗击“非典”用的防护服。
第三步,人进到风洞里先趴下,用六根绳子把人拉住,然后再把风洞开启。这一次,大家决定让最有“分量”、体重85公斤的崔红芳进去,如果能被“吹”起来,别人就更没问题了。
李德祥说:“这个试验还是有风险的,当时我们都特别兴奋,都想立即亲身体会一下法国人那种飘浮的感觉。”
崔红芳真的被“吹”起来了,美中不足的是,崔在中间像溺水的人一样手脚乱动,“无法控制身体姿态,老往边上跑,然后又被绳子拉回来。”不过,崔红芳的胆大获得了宝贵的经验。他们立即用海绵把风洞边缘包了起来,并想出了用防护网的高招,这样风洞就成了一个大“鸟笼”,任凭人怎么飘也不会被“吹”到外面去。
3月30日下午4时许,曾在运动会上一口气拿了四块金牌的马军被委以重任,第一个毫无依托地去试验自由飘浮。
第一次,由于马军的手张得太开,一开机就“吹”起了五米多高,李德祥赶紧指挥减速停机。第二次,马军就能够通过伸缩手脚控制高低。
接下来就成了马军的个人表演时间,他不再需要事先趴在风洞里,而是等风洞开启后跳跃进去。虽然李德祥跟他事先约定不要做任何附加动作,但马军还是十分有把握地做了一个空中前滚翻并一举成功。此后他一发不可收拾,无师自通地能够自由左右旋转并随时停住。
随后,就有了八一跳伞队和空降兵某研究所在立式风洞中的首次试训。
跳伞训练效率提高70%
4月7日,空降兵某部排长刘文生携带基本战斗装具跃进风洞,在每秒46米的风速下,成功模拟空中出舱、自由坠落等一系列技术动作:接着,八一跳伞队的专业运动员先后完成了两人空中拉手360度、空中筋斗、四人拉手换位等跳伞训练科目,中国首次立式风洞模拟空中跳伞试验成功。
空降兵某研究所所长李振波则告诉记者:“立式风洞对于我军空降兵创新训练手段和方法,提高训练质量和效率,降低训练成本都将起到重要作用。”
他介绍说,立式风洞对于空降兵训练事半功倍,首先训练时间可以不受限制,跳伞者的感受则与实际跳伞并无二致:动作纠正上比较直观,在空中是用高倍望远镜看,下来之后才能讲评,在风洞中就可以随时纠正。“在部队平时需要两三年上百次实际跳伞才能完成的训练科目,在这里一个星期到十天就完成了。”
在立式风洞中,当垂直气流达到一定速度,人以一定姿态进入该气流,无需任何工具就能飘浮起来。上世纪60年代起,一些国家已开始将立式风洞用于跳伞训练,美国空军1992年专门建造了一座用于空军飞行员训练的立式风洞。在韩国、意大利、瑞典等国家,都将风洞环境用于特种作战部队空降训练使用。
据有关专家称,这次试训证明,立式风洞能使跳伞训练效率提高70%以上。
参与了4月7日试验的八一跳伞队大队长黄鸣介绍说,国际跳伞比赛有三个传统项目:定点、特技、空中造型。美国人在造型项目上30年来一直居于霸主地位,原因就在于他们的运动员有条件在风洞中进行训练。
26岁的女队员裴昱是这次参与试验的八一跳伞队队员中年龄最小的,但她已经两次获得集体定点项目世界冠军。她还清晰地记得2003年10月到韩国访问时,韩国跳伞队训练用的立式风洞只让参观,却不让试训。她没有想到,中国这么快就有了自己的立式风洞,而且比韩国的先进。 裴昱告诉记者,风洞中的感觉跟实际跳伞时空中的感觉十分相似,“有了这样的训练手段,我们在特技和造型两个弱势项目上就敢于和世界强队挑战了。”
助力航空航天事业
然而,在空气动力研究人员看来,人体空中坠落特性试验和跳伞训练,可能是立式风洞的特殊功能中排在最末位的。
“风洞的作用体现在国民经济和国防建设的各个领域。”今年65岁的刘政崇从事空气动力学研究有40多年,他介绍说,在国防方面,早在1932年,瑞士人就用风洞开展炮弹的飞行试验,现代导弹武器在飞行的每一个阶段都需要在风洞中模拟,鱼雷和潜艇的生产,风洞试验也是第一关。
风洞发展历程跟军事工业的发展历程相配合,立式风洞出现于上世纪40年代,最早叫尾旋风洞,主要用于新型飞机的研究。同时,立式风洞还用于载人航天返回舱回收着陆稳定性、直升机垂直运动特性等多项研究,对航空航天科研至关重要。
刘政崇介绍说,1966年至1970年的四年间,美国空军因尾旋事故损失军用飞机226架,平均每周一架,1974年至1976年的两年间,美国各类民用飞机共发生尾旋事故723起,平均每两天一起。立式风洞正是用于开展飞机尾旋特性研究的最主要手段。
美国人在1927年建成了一个大型风洞,经几百次的试验后发现,在飞机上安装一个重量很轻的整流罩,轻易就能使飞机时速提高20英里,使美国空军年度预算节省了500万美元。这一数字是建设风洞的兰利中心组建13年来的投资总和。此后整流罩在飞行器中得到了广泛应用。也是通过这座风洞,对当时飞机上普遍使用的固定起落架进行试验后发现,其阻力竟然占40%,于是收放式起落架开始广泛应用。1948年,美国人根据风洞试验,使飞机第一次突破了“音障”。
中国风洞建设起步于上世纪60年代。中国的立式风洞虽然比国外晚建成数十年,但水平处于世界领先地位。钱学森40年前规划的风洞,目前已基本建成。今后10年还将有多座风洞开始建设。
专家称,中国的风洞建设正进入一个加速发展时期,而这正是中国航空航天事业呈现加速发展的一个体现。
事实上,如果没有自己的风洞,我们自主研制航天器和飞机需要拿到国外去做试验,对于一些关键性的数据,试验方可能比我们了解得还多。
风洞体现国家综合实力
刘政崇告诉记者:“在风洞中,让风吹起来容易,然而能让风吹得满足科学试验的要求却是难上加难。风洞的设计建造依托于国家的综合国力。”
据介绍,建设一座风洞,在制造、材料、控制、电子、机械、水、气、电等领域需要用最新的技术,也需要强大的能源支持,莫斯科航天动力研究院做一个风洞试验,用电量达七亿千瓦,整个莫斯科的电力网都要受到影响。同时,还需要空气动力学学科本身有一定的人才储备。
风洞建设周期长,投资数额往往数千万至数亿元,且效益滞后,其重要性不容易为人们所认识。中国的一些大型风洞,建设时间长达数十年。
在空气动力方面,美国和俄罗斯是当今世界的两强。据不完全统计,目前全世界有400余座工程型风洞,俄罗斯125座、美国120座、欧洲80座、日本16座、加拿大5座。中国有30座左右,其他国家和地区10座左右。
除了国防科研领域,风洞在经济建设中的作用也开始凸显。
“小到一个运动员的头盔,大到即将兴建的京沪高速铁路列车,都需要在风洞中反复试验才能定型生产,减灾、大气污染的扩散规律、列车和飞机的降噪等都需要在风洞中进行试验研究。”空气动力研究基地副总工程师唐志共介绍说。
目前,空气动力研究基地已经开始着力于风洞对风能应用的研究。中国陆地上可供开发利用的风能资源总储量为2.53亿千瓦,到2004年底,全国已建成43个风电场工程项目,然而风场使用的大型风力机都是从国外引进的。自主知识产权的风机则必须通过大量的风洞试验。
就在立式风洞跳伞试训成功几天后,记者又从四川省绵阳市了解到,中国第一座娱乐风洞已经建成,这座风洞构造相对简单,投资较少,不能满足科研试验的需要,但是完全能够把人“吹”向空中,让普通百姓也能够有机会体会飘浮在空气中的美妙感觉。风洞在娱乐方面也体现出了一定的市场前景。