中國的風洞(1 / 2)

飛機設計有一個非常重要的設備,那就是風洞。隨著飛機的速度越來越高,還有導彈和太空船加入飛行的行列,風洞就成了科學家設計飛行物必不可少的設備了。

世界最早的風洞是英國人在1871年建造的,但是飛機的發明人卻是美國的萊特兄弟。萊特兄弟在1901年建造了一個風速每秒12米的風洞,用它做實驗發明了世界上第一架飛機。但是真正有係統地建造大量風洞的是德國人。

1907年,德國的哥廷根大學成立了「哥廷根空氣動力實驗院」,這個實驗院的創辦者和主持人就是後來赫赫有名的普朗特教授(Ludwig Prandtl,1875-1953)也是流體力學的奠基人,被稱為「現代流體力學之父」。普朗特認為研究空氣動力學必須做模型實驗,於是在1906年建立德國的第一個風洞。接著在普朗特的領導下,德國耗費钜資建立了一批低速、高速、超高速和特種風洞。

普朗特善於觀察同時也善於分析,成就他非常傑出的學術能力和學術貢獻。普朗特的直觀洞察能力使他深入瞭解物理本質,然後他傑出的分析能力再把物理本質用數學方程式概括出來,這樣結合了物理性質和數學理論就奠定了流體力學的理論基礎。當時的德國在流體力學,特別是空氣動力學上領先世界。根據這些紮實的理論基礎和風洞實驗,德國製造了V1和V2火箭還有世界第一個噴氣發動機。

普朗特教育了一批高徒,其中一位傑出者叫馮卡門(Theodore von Karman,1881~1963),是流體力學的第二代掌門人。馮卡門也教育了一批高徒,其中一位傑出者叫錢學森,是流體力學的第三代掌門人。

不過中國的第一個風洞不是錢學森建立的,而是清華大學在1936年自行設計的,直徑1.5米。

1936年,清華大學在南昌建造了直徑4.5米的風洞,最大風速達到每秒58米。1947-1948年,清華大學在北平建造了橫切麵為橢圓形(0.762米x1.016米)的鐵殼風洞,風速每秒40-50米。想想看,上個世紀的三0年代和四0年代中國是在戰亂中掙紮,但是即使在如此艱苦的環境中我們的科學家仍然努力從事尖端研究,並沒入忘了知識分子對國家的責任。

新中國成立後,在錢學森的指導下建立了一批現代化的風洞群,高速攝影機、高速計算機、各種應用軟體等等現代化的設備一步步成套地建立。根據新華社2006年的報導,中國建成各類風洞一百四十餘座,在風洞試驗、數值計算、模型飛行試驗等領域取得長足進步,空氣動力學的設備、技術和人才均跨入國際先進行列。

2008年11月13日,中國空氣動力研究基地慶祝40周年,在紀念大會上基地負責人王希山介紹,該基地擁有52座風洞,是亞洲最大的風洞群,其中有八座屬於世界領先。風速從低速、高速、超高速構成銜接,能夠進行從低速到24倍音速,從水下、地麵到94公裏高空,覆蓋氣動力、氣動熱、氣動物理、氣動光學等領域的空氣動力實驗能力。研究的課題從各型戰機、神州係列飛船、和諧號高速列車、還有上海三百多米高的東方明珠塔等等。