5 faktů o větrném tunelu: co, práce, potřeba, statistiky testování

by

Větrné tunely jsou v zásadě obrovské trubice, do nichž fouká vzduch. Účelem těchto tunelů je duplikovat akce věcí za letu. Výzkumníci a inženýři používají větrné tunely k praktickému zjištění letu letadla. Tyto tunely používá  NASA zkoušet měřítko a zkoumat modely několika kosmických lodí a letadlo. Některé trubky jsou dostatečně velké, aby zahrnovaly plné verze letadel a dalších vozidel. Vzduch kolem objektu se pohybuje v aerodynamickém tunelu, takže se zdá, že objekt letí. Vytváří miniaturní scénář létání v reálném životě.

Vynález větrných tunelů

Když bratři Wrightové vynalezli letadlo v prosinci 1903. Studovali aerodynamiku a zdokonalili design křídel svého letadla. Většinu svých testů prováděli venku se značným rizikem. Ale v současnosti se takové zkoušky provádějí v interiérech se sníženými rizikovými faktory, a to vše díky velké inovaci britského leteckého inženýra, který se vyučuje sám. Frank Wenham (-1824 1908).

Vynalezl moderní aerodynamický tunel v roce 1871. Wenham původně navrhl kufr o rozměrech 18 palců čtverečních a 46 stop [12 m] dlouhý, aby směroval proud vzduchu vodorovně. Vzduch, který proudil dovnitř této trubice, měl rychlost asi 3.7 km / h (64 mph). Dnes je největší větrný tunel na světě vlastněný NASA (ve výzkumném středisku NASA Ames Research Center) více než stokrát delší, tj. 40 m nebo 100 stop dlouhý, a zkušební část má celkovou plochu 430 m × 1400 m (24 stop × 37 stop). Tento tunel generuje větry o rychlosti 80 km / h (120 mph). Tento vynález Wenhama způsobil revoluci v moderní aerodynamice.

Portrét Francise Herberta Wenhama 1866 1
Frank Wenham Zdroj obrázku: Neznámý autor - http://www.ctie.monash.edu.au/hargrave/wenham.html Univerzita Monash.

Proč potřebujeme větrný tunel?

Větrné tunely pomáhají navrhovat letadla / kosmické lodě, které mohou létat rychle, efektivně a ekonomicky tím, že zajišťují plynulý pohyb vzduchu kolem křídel letadla a jejich trubkovitých těl. Tyto tunely pomáhají při studiu vědy o aerodynamice. Jakmile je letadlo ve vzduchu, není snadné vidět, jak kolem něj proudí vzduch. Pokud se v letadle vyskytne jakýkoli druh konstrukční vady, nebude vůbec schopen vysílat do vzduchu nebo začít nefunkční uprostřed. Proto musí být každé letadlo a kosmická loď testovány / hodnoceny na zemi v aerodynamickém tunelu, aby se zabránilo jakékoli formě katastrofy.

Jak funguje větrný tunel?

Větrné tunely obecně používají výkonné ventilátory k pohybu velkého množství vzduchu trubicí. Zkušební objekt je bezpečně upevněn v tunelu tak, aby zůstal stát. Tunel se chová jako obrovská roura, která se obklopuje kolem ventilátoru uprostřed. Při zapnutí ventilátoru fouká vzduch kolem potrubí. Tato trubka má nerovnou šířku, tj. Je na některých místech užší a na jiných širší. Úzká oblast trubice zrychluje vzduch díky většímu tlaku. Tato vysoká rychlost je nezbytná při testování letadla.

Testování nadzvukových letadel vyžaduje rychlost, která je pětkrát vyšší než rychlost hurikánu, a pro testování raketoplánu je požadovaná rychlost zhruba desetkrát vyšší.

Co jsou objekty, které lze testovat v aerodynamickém tunelu?

Zkušební objekt může být miniaturní model vozidla / kosmické lodi nebo část kosmické lodi. V některých případech, pokud je tunel dostatečně velký, pak může být testovacím objektem také letadlo v plné velikosti nebo kosmická loď. Lze použít i běžné předměty, jako jsou tenisové míčky. Vzduch proudící kolem nehybného objektu zobrazuje, co by se mohlo stát, kdyby se objekt pohyboval po obloze.

Pohyb vzduchu kolem objektu lze hodnotit různými způsoby. Ve vzduchu uvnitř trubice je často kouř nebo barvivo, takže lze pozorovat její pohyb. Občas jsou k předmětu připojena vlákna, která určují pohyb vzduchu. K měření / analýze síly vzduchu a tlaku na testovaný objekt se používají speciální přístroje.

Statistiky testování

Větrné tunely jsou obecně uznávány pro použití při testování / hodnocení nových letadel a raketoplánů, tj. Vozidel, která teoreticky cestují ve statickém proudu vzduchu. Tyto tunely lze také použít alternativním způsobem, jako je simulace účinku rychle se pohybujících větrů na papírenské struktury, jako jsou mrakodrapy, obří sochy a mosty.

Architekti a inženýři pozorují a zkoumají zatížení, které na tyto konstrukce působí vysokorychlostní vítr a jak se liší podle různých konstrukcí. Pomáhá také při určování toho, jak mrakodrapy ovlivňují foukající větry a tlačí je dolů na úroveň země.

Vědět více o vědě klikněte zde

Také čtení: