任一款機型首飛前，必須經(jīng)過無數(shù)次“吹吹風(fēng)”的檢測。這個環(huán)節(jié)，無人機等低空飛行器的生產(chǎn)也繞不開。中南地區(qū)最大的無人機風(fēng)洞即將在武漢建成。
在武漢理工大學(xué)南湖校區(qū)看到，一棟24米高的框架大樓拔地而起，兩座風(fēng)洞試驗站箱體呈U字形盤踞其中，猶如一列加大號的火車車廂，箱體兩側(cè)還有瞭望窗。風(fēng)洞捕捉氣流大型箱體已全部完工，旁邊1000伏專供變電站也已建成，即將安裝風(fēng)洞風(fēng)扇的葉片。據(jù)介紹，該風(fēng)洞今年下半年即可投入運營。
“它們都是回流式雙試驗段風(fēng)洞，具有能源高效利用、試驗環(huán)境穩(wěn)定性強、多場景靈活適配等特點?！痹撔Ｍ聊竟こ膛c建筑學(xué)院徐東升教授介紹，小風(fēng)洞試驗站體積為3米×3.5米×21米，可吹出35米/秒風(fēng)速，相當于12級臺風(fēng)；大風(fēng)洞試驗站體積更龐大，為8米×3米×21米，可吹出15米/秒風(fēng)速，可滿足翼展8米以下、高度在3米以下的飛行器氣動測試。
正如汽車需要通過專業(yè)試車場驗證性能參數(shù)，無人機等航空器的適航性驗證必須依托風(fēng)洞進行。徐東升說，具體來說該風(fēng)洞有兩大用途：一是為無人機、小型有人機等提供氣動特性驗證和檢測平臺，在設(shè)計或改進時確保其可靠性。二是幫助選擇無人機的起落點。他說，大型飛機站點往往在城區(qū)外，而低空經(jīng)濟中的小型飛機或無人機是在樓宇間穿梭，會引起周邊環(huán)境局部風(fēng)壓陡升，甚至震碎窗戶玻璃，如何選擇起落點至關(guān)重要。風(fēng)洞可通過構(gòu)建城市街區(qū)模型的風(fēng)振圖譜，為起降點選址提供支撐。
風(fēng)洞就是能產(chǎn)生可控氣流的實驗設(shè)備。與天空中情形相反，進風(fēng)洞的飛行器不動，風(fēng)在動，模擬出飛行器振動、結(jié)構(gòu)響應(yīng)、結(jié)構(gòu)疲勞等力學(xué)行為?！帮L(fēng)洞精確運轉(zhuǎn)，需要解決湍流控制、測量系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)等一系列技術(shù)難題。”徐東升介紹，在風(fēng)洞實驗中，風(fēng)洞工作時風(fēng)扇系統(tǒng)會產(chǎn)生強大氣流，讓氣流通過無人機實驗段，可用精密測量儀器捕捉氣流的每個細節(jié)。如壓力傳感器記錄模型表面的壓力分布，激光測速儀描繪氣流的運動軌跡，高速攝像機捕捉模型的振動情況。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機處理，可轉(zhuǎn)化為無人機設(shè)計改進的依據(jù)。
據(jù)悉，現(xiàn)代風(fēng)洞已發(fā)展出多種類型。低速風(fēng)洞用于研究普通飛行器的氣動特性，高速風(fēng)洞可模擬超音速飛行環(huán)境，特種風(fēng)洞可再現(xiàn)極端天氣條件。目前，北京、四川、陜西、遼寧、湖南、廣東建有不同類型風(fēng)洞。武漢理工大學(xué)風(fēng)洞屬民用級風(fēng)洞，主要為低空經(jīng)濟服務(wù)。該院院長吳斌教授表示，學(xué)院早在4年前就在風(fēng)振領(lǐng)域開展深入研究，出版風(fēng)振控制領(lǐng)域全國首本專著，為現(xiàn)在的風(fēng)洞建設(shè)打下了基礎(chǔ)。
