Что такое аэротруба: Что такое аэротруба? | Bodyfly

Содержание

Как устроена аэротруба и опасен ли полет в аэродинамической трубе?

Аэродинамическая труба — современное спортивно-развлекательное сооружение имитирующее свободное падение, как при затяжном прыжке с парашютом. При том, что данное развлечение достаточно бюджетное, оно, тем не менее, способно принести огромное количество положительных эмоций, приправленных некоторой долей экстрима. Немало такой популярности способствует и минимум противопоказаний, а также большое количество положительных свойств, в том числе и благотворное воздействие на здоровье человека – аэротруба работает таким образом, что тело парящего подвергается физической нагрузке, за счет которой после полета отмечается усталость мышц и сжигание большого количества калорий.

Как устроена аэротруба

Аэродинамическая труба, представляет собой особое сооружение в виде вертикальной просторной трубы, в нижнюю часть которой вмонтирован сверхмощный вентилятор. Благодаря последнему, внутри трубы создается воздушный поток, скорость движения воздуха в котором составляет около 200 км/ч.

Хотя для того, чтобы поднять тело человека в воздух, и удерживать в течение продолжительного времени хватит и скорости потока воздуха в 160 км/ч. К тому же менять скорость падения можно с помощью перемены позы. Любители парашютного спорта уверяют, что именно такое ощущение испытываешь в свободном падении, к примеру, при прыжке с парашютом.

Если говорить о материалах, то для конструкции аэротрубы используется специальное стекло, позволяющее гарантировать максимальное ощущение свободного полета. В целом аэротруба устроена таким образом, что не представляет ни малейшей опасности для человека, что подтверждается как многочисленными научными, так и практическими испытаниями.

На сегодняшний день существует большое количество различных типов аэротруб, от вида которых зависит размер полетной зоны, то есть ее высота и диаметр. Если говорить о минимальных значениях, то в этом случае диаметр открытой трубы должен составлять не менее 2,2 метров. В принципе подобных показателей хватает для человека любых параметров (даже если представить, что рост летающего составляет более 2 м, то в процессе полета человеческое тело принимает конкретную позу — ноги согнуты под углом 45 градусов, а руки под 90, поэтому свободного пространства будет вполне достаточно).

Высота трубы также варьируется от зависимости от типа конструкции, в частности минимальная составляет 6 м. Если говорить о более мощных конструкциях, то их диаметр составляет от 2,5 до 3м. В некоторых случаях допускается полет в аэротрубе сразу нескольких человек, если речь идёт о профессиональных конструкциях, высота которых достигает 9 метров. Стоит отметить, что для профессиональных аэротруб используется гораздо более мощный вентилятор, и в целом такой аттракцион будет по душе уже опытным спортсменам, которые способны выполнять различные трюки в полете. Для новичков лучше выбирать наиболее минимальные показатели — так будет гораздо безопаснее нарабатывать навыки полёта, прежде чем перейти к серьезным конструкциям.

Аэротруба — это полезно и весело! Посмотрите наши акции и цены Акции Подарочные сертификаты Цены

Типы аэротруб

На сегодняшний день существует большое количество вертикальных аэротруб, которые используются в самых разных целях – для развлечения, для тренировок или как военные тренировочные варианты. Среди них выделяют несколько типов:

Мобильные аэротрубы – данный вариант является открытым и характеризуется сильной подачей воздуха и небольшим диаметром полетной зоны, составляющим около 2 м. Из-за небольших габаритов достаточно часто используется для различных массовых мероприятий в качестве аттракционов. Среди особенностей подобной конструкции стоит выделить повышенный шумовой фон, что в целом иногда может быть даже на руку, поскольку создает более реалистичное ощущение свободного полета.

Стационарные — такой вид аэротруб устанавливается на фундамент и отличается большим диаметром полетной зоны.

Если рассматривать все типы аэротруб, а не только ВАТ (Вертикальную АэроТрубу) для тренировки парашютистов, то можно классифицировать их следующим образом:

дозвуковые;
околозвуковые;
трансзвуковые;
сверхзвуковые;
гиперзвуковые.

Тут методом классификации является скорость и направление потока в рабочей части аэротрубы.

Насколько безопасен полет в аэротрубе

Новичков интересует, опасны ли полеты в аэротрубах. Как показывают исследования и практическое использование, свободное парение в аэротрубе, за счет ее особой конструкции абсолютно безопасны. Устройство аэротрубы позволяет парящему телу человека даже в том случае, если вентилятор окажется неисправен и резко выключится, мягко упасть на сетку, в первую очередь благодаря воздушному потоку. Также, при таких конструкциях обязательно присутствует инструктор, который контролирует правильность положения человека относительно потока воздуха и инструктирует его по поводу правил нахождения и полета в аэротрубе. По словам тех, кто уже пробовал такие полеты, сразу же после первых трёх-четырех минут парение в воздухе происходит абсолютно естественно, а после нескольких сеансов люди уже вполне могут летать самостоятельно без инструктора.

Если вам понравилась эта статья, посмотрите наши программы полетов Аэротруба для детей Полет для новичков Организация дня рождения Полеты для профессионалов

Что может помешать посещению

Конечно, для полёта в аэродинамических трубах существуют и свои ограничения, в частности к ним относится беременность, избыточный вес, составляющий более 120 кг, серьёзные заболевания опорно-двигательного аппарата, перенесенные различные травмы и повреждения костей, а также послеоперационное состояние.

Сюда же относится и остеопороз, который вызывает хрупкость костей.

Помимо этого, к полетам категорически не допускаются люди, находящиеся в состоянии наркотического и алкогольного опьянения, а также страдающие от психических заболеваний.

Для всех остальных, полет в аэротрубе станет прекрасной возможностью получить изрядную долю адреналина и острых, необычных ощущений. Такое развлечение также станет великолепным подарком близким и друзьям, позволяющим без малейшего риска получить непередаваемое ощущение свободного полета. В частности большой популярностью пользуются подарочные сертификаты на полеты, которые станут оригинальным подарком к любому празднику. Узнать дополнительную информацию про особенности, связанные с полетом в аэротркбе можно в разделе Вопросы и ответы

Что такое аэротруба: устройство, со скольки лет можно летать, противопоказания к полету

Научные открытия позволяют человечеству развиваться и изобретать новые технические средства, облегчающие жизнь. С их помощью даже можно преодолевать земную гравитацию.

Одно из таких открытий — специальная аэродинамическая труба, имитирующая свободное падение и ощущение настоящего полета. Она стала не просто необходимым тренажерном, но и увлекательным аттракционом, который также позволяет исследователям проводить эксперименты в сфере аэродинамики.
Далее рассмотрим более детально, что это такое — аэротруба.

История появления

Первые трубы были небольшого размера, они использовались, чтобы наблюдать за обтеканием твердых тел в воздушных потоках. Это необходимо для изучения летательной техники и ее деталей. В дальнейшем конструкции стали больше в размерах, что позволило тестировать даже парашюты. А. В. Пашкевич первым создал это техническое устройство в России в 1871 году, тогда ее использовали для обучения военному делу.

После начала Второй мировой с ее помощью испытывали авиатехнику, парашюты, а также тренировали военных летчиков. В 1964 году Джеку Тиффани удалось войти в аэротрубу и взлететь в ней с парашютом.

При этом на человеческий организм оказывается огромная нагрузка, поэтому от идеи применять ее как тренажер пришлось отказаться.

Как работает

Чтобы правильно летать, важно понимать само устройство аэротрубы. Она представляет собой большую стеклянную трубу, поставленную вертикально. С обоих ее сторон находится металлическая сетка, а снизу вентилятор, способный разгонять поток воздуха до 270 км/ч. Конструкция используется как аэродинамический тренажер. Человеку необходимо зайти внутрь и принять горизонтальное положение, чтобы взлететь. Если просто стоять, то его площадь будет недостаточной для свободного полета. Техническое устройство позволяет «лежать» на воздухе или же выполнять специальные упражнения.

Такие конструкции бывают:

Открытые — устанавливаются на улице не защищают человека от непогоды и прямых солнечных лучей. В них даже может не быть стеклянной трубы, а просто натянута сетка или разложены спортивные маты. По этой причине в них установлен слабый вентилятор, который сможет поднять человека не более, чем на 2 метра.
Закрытые – находятся в помещениях, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха по замкнутому кругу. Благодаря этому, участник защищен от влияния погодных условий и поднимается на гораздо большую высоту.

Постоянные тренировки позволяют научиться выполнять различные движения и управлять полетом. Поэтому, чтобы понять, как летать в аэротрубе новичку, необходимо пройти инструктаж от тренера и заранее потренироваться на земле.

Как выбрать аттракцион

При выборе необходимо обратить внимание на многие нюансы, в том числе вид и параметры конструкции.

Размер. Диаметр трубы может быть 2-5 метра, а высота достигать — 20-ти. Узкие модели не предусматривают выполнение маневров. В процессе человек будет прикасаться к стенкам, что доставляет неудобства. Для детских полетов размер конструкции не имеет значения, но взрослым лучше выбрать диаметр около 3-х метров.
Для улицы или помещения. Закрытые модели больше подходят для личного использования. При этом нет необходимости прятаться от непогоды и посторонних взглядов.
Расположение. Само мероприятие не занимает много времени и даже с переодеванием и инструктажем этот процесс не превысит 1 часа. Однако после можно отдохнуть в кафе или испытать другие аттракционы, поэтому инфраструктура региона также имеет значение.
Рекомендации. Прежде чем принять решение о полете в аэротрубе, стоит изучить отзывы.

Типы

Современные аэродинамические конструкции применяют для различных нужд. Они подходят для развлечений, тренировки военных или акробатов. Есть несколько типов:

1. Мобильные. Открытые модели с диаметром 2 метра. Благодаря мощной подаче воздуха и большой площади для полета, используются как аттракционы. Отличаются сильным шумовым фоном, что усиливает впечатления.

2. Стационарные. Имеют больший диаметр и размещаются прямо на фундаменте, высота аэротрубы также немного больше.

Существуют не только вертикально расположенные устройства. Есть также несколько типов, которые различаются направлением и скоростью воздушных потоков.

Степень безопасности

Не все решаются лично испытать эти ощущения, считая развлечение слишком рискованным или думая, что к полету в аэротрубе есть противопоказания по здоровью. Однако специалисты уверяют, что сама установка безопасна, о чем говорит и многолетний опыт ее использования. Даже если аттракцион резко прекратит свою работу, остатки воздуха плавно приземлят человека на сетку. Главное — соблюдать правила и придерживаться советов инструктора, который подстраховывает новичков. После получения необходимого опыта можно даже вовсе отказаться от помощи тренера.

Ограничения

Чтобы развлекаться на аттракционе, достаточно знать элементарные требования. Существуют некоторые противопоказания к полету в аэротрубе:

Человек должен весить более 20 кг и менее 130 кг.
К полетам не допускаются лица младше 5 и старше 75 лет, а также беременные женщины.
У посетителя не должно быть противопоказаний по здоровью.
После перенесенных операций и травм временно нельзя летать.
Аттракцион закрыт для пьяных людей.

Для маленьких детей такой опыт будет очень полезным. Это помогает им правильно развивать мышцы и убирать зажимы. Однако если ребенок весит меньше 25 кг, то ему будет трудно справиться с воздушным потоком и здесь обязательно нужна помощь и поддержка взрослых. Во всех других случаях можно пользоваться аттракционом без ограничений.

Использование для развлечений и спорта

Ранее трубы использовали только для тренировки спортсменов и военных, но в последние годы они стали использоваться для проведения досуга и доступны всем желающим. Их рекомендуют для:

отработки трудных акробатических приемов;
получения навыков летчиков и парашютистов;
физического развития детей;
повышения активности и отдыха взрослых.

Аэродинамическая труба — это просто незаменимая конструкция в качестве тренажера перед первым прыжком с парашюта. Она развивает главные мышцы, способствует сжиганию калорий, а также улучшает работу опорно-двигательной системы.

Что нужно для подготовки

Готовиться следует заранее, записавшись через интернет или по телефону. Необходимо правильно подобрать одежду, отдав предпочтение вещам, которые не сковывают движений. При этом верхнюю одежду можно выбрать любую, так как на месте выдают специальный комбинезон. Перед полетом не следует обедать, как и при любой другой физической активности. Кроме того, резкие смены положения тела могут спровоцировать тошноту. К месту тренировки нужно прибыть за час до назначенного времени. Это необходимо, чтобы спокойно пройти инструктаж, переодеться и морально подготовиться к мероприятию.

Как проходит полет в трубе: правила, тренировка на полу и первый шаг в пустоту

Для начала посетителю подбирают комбинезон, который не пропускает воздух. Также необходимо надеть шлем и беруши. При необходимости выдается и спортивная обувь. Прежде всего инструктор показывает безопасные позы и предлагает повторить их в зале со спортивными матами, исправляя ошибки. Здесь стоит внимательно слушать и запоминать технику безопасности.

Кроме того, посетителю следует изучить жесты, используемые для общения в полете. Например, если инструктор показывает поднятый указательный палец, то нужно приподнять голову. Беруши вставляются уже перед самым входом в аэротрубу. Начинающим лучше просто лечь на пол и ждать включения потока воздуха. В дальнейшем на него можно научиться легко запрыгивать.

Сначала инструктор должен придерживать вас за ногу и руку, но после обретения уверенности — отпустит для самостоятельного прыжка. Начинать лучше с небольшой высоты до 1,5 м, но со временем ее можно увеличить до 5 м.

Продолжительность полета и чему можно научиться

В первый раз все длится около 5 минут. При этом посетитель ощущает время по-другому и обычно ему кажется, что прошло намного больше. Тем, кто боится высоты, нужно предупредить инструктора и попросить не поднимать его выше 2-х метров. Воздушные потоки регулируются оператором на пульте, который общается с тренером. Они стараются создать для клиента максимально комфортные условия и наблюдают за его состоянием. При необходимости его действия корректируются, устраняя ошибки и неправильные положения рук и ног. В первый раз можно научиться свободно лежать на подаваемом воздухе и попытаться освоить базовое управление: движения в разные стороны, подъем и снижение.

Уточните заранее у тренера, с какого возраста можно летать в аэротрубе, если планируете записать своего ребенка.

Как управлять

Для лучшего управления и регулирования высоты следует увеличить площадь своего тела. В этом случае руки разводят как можно шире и выпрямляют спину и ноги. Для снижения, наоборот, сгибают конечности, прогибаясь в пояснице. Уменьшив площадь тела, человек медленно опустится вниз. Помимо всего прочего, мощность воздушных потоков регулирует оператор и поможет скорректировать действия клиента. В условиях невесомости можно весело провести время и потренироваться в освоении танца или акробатических упражнений.

Кому понравится аттракцион

Свободный полет и падение непременно оценят любители экстремальных видов спорта, например, скайдайверы или парашютисты. Однако важно правильно подготовиться, чтобы получить ожидаемый результат. Тренировка в аэротрубе намного дешевле аренды самолета, да и тренироваться можно, не обращая внимания на погодные условия. Особенно любят побывать в невесомости адреналинщики, которые гонятся за мощными вспышками эмоций.

Дети также любят подобные развлечения и с удовольствием летают, представляя себя супергероями из фильмов. Особенно это вызовет массу положительных эмоций на детских праздниках. Ребенок будет просто счастлив от такого подарка.

Какие правила нужно соблюдать

Получить травму, развлекаясь в аэротрубе, практически невозможно. Однако правила безопасности все же необходимо знать и строго придерживаться. Перед началом следует снять все украшения и часы. Они могут потеряться, испортиться и даже поранить окружающих людей.

Во время полета не следует пытаться хвататься руками за сетку или трогать стенки. Потеряв равновесие, можно упасть и получить травму. То же самое произойдет, если специально пытаться уменьшить площадь тела. Для тех, кто не соблюдает правила, мероприятие может быть остановлено.

Для людей, имеющих противопоказания, не рекомендуется использовать вертикальные аэродинамические трубы, но если непременно хочется это сделать, то необходимо подписать заявление о взятии на себя всей ответственности за последствия. Чтобы быстрее освоиться, рекомендуется соблюдать все наставления тренера и придерживаться правил.

Где можно полетать и сколько это стоит

Выбирая место для воздушных развлечений, необходимо узнать есть ли возможность заказать групповые тренировки и какая предусмотрена для этого скидка. Цена чаще всего рассчитывается поминутно, но чем больше посетитель будет летать, тем дешевле ему это обойдется. Для большей экономии собирают группу из 5 человек и оплачивают сразу полчаса. В итоге 5-пятиминутное развлечение будет стоить намного меньше, чем если бы это была индивидуальная тренировка.

Заказать сертификат на полет можно на сайте «Полетомании»: есть вариант полетать в Путилково (закрытый формат) или на Курской — Ай флай (открытый формат). Чтобы уточнить любые вопросы, можно связаться с нами по контактному телефону.

В конструкциях с большим диаметром трубы можно летать одновременно вдвоем или втроем, что также выйдет дешевле, при использовании аттракциона обязательно нужно соблюдать правила. Выбирая свободный полет, следует отдавать предпочтение популярным спортивно-развлекательным комплексам, которые предоставляют подобные услуги. Они имеют для этого разрешительные документы и, как правило, следуют всем необходимым предписаниям по безопасности.

Соревнования

Большинство людей рассматривает трубы просто как развлечение, позволяющее отдохнуть и расслабиться. Однако во многих странах устраивают настоящие состязания для профессионалов, танцующих в воздухе. Например, в Испании ежегодно проводится Wind games, где собираются любители аэротруб со всего мира. В течение трех дней они борются за победу, стараясь продемонстрировать свои лучшие навыки. Такой вид спорта стал очень популярным, поэтому занимать призовые места становится крайне сложно. Для многих развлечение превратилось в прибыльный бизнес.

Упражнения

Конструкция позволяет выполнять различные упражнения, проходя необходимые тренировки. Обычно в аэротрубе делают:

Хед даун – полеты вниз головой.
Ситфлай – удерживают положение сидя.
Бэкфлай – упражнения лежа на спине.
Фрифлай – движения в различных плоскостях.
Хед Ап – вертикальные полеты.

Эксперты сообщают, что полчаса такого полета приравниваются к пробегу марафона длиной в 42 км. Поэтому у посетителей происходит стремительное похудение за счет сжигания большого количества калорий. Кроме того, улучшается координация движения и мышцы восстанавливают свою деятельность, избавляясь от лишнего напряжения.

Ощущение невесомости приносит массу положительных эмоций. Зная, как работает аэротруба, каковы ее характеристики, со скольки лет можно летать, а также соблюдая инструктаж, можно быстро научиться свободному полету и освоить много новых упражнений. Это развлечение никого не оставит равнодушным.

Аэродинамическая труба TCU Engineering Интересные факты

Опубликовано 19 августа 2022 г.

Аэродинамическая труба TCU Engineering находится в подвале Технологического центра Такера в кампусе ТХУ. Установка спроектирована и построена Инженерно-конструкторской лабораторией, Inc. Испытательная секция в аэродинамической трубе имеет поперечное сечение 12×12 дюймов и составляет 24 дюйма. длинный. Классифицируется как низкоскоростная. Его основное использование в TCU — для учебной лаборатории. обучение, в основном, на четвертом курсе лабораторного курса машиностроения, ENGR 40871. Он также поддержал ряд студенческих исследований и проектов с отличием. с годами.

Что такое аэродинамическая труба?

Аэродинамическая труба — экспериментальная установка, моделирующая аэродинамические условия воспринимается объектом или телом, движущимся в воздухе. Для тестируемого объекта Интересующие измерения обычно представляют собой подъемную силу и силы сопротивления в условиях аэродинамической трубы. (скорости) различны. В большинстве применений в аэродинамической трубе испытательное тело имеет меньший размер. Масштабированная версия реальных размеров объекта. Это очень удобно тем, что делает испытания в аэродинамической трубе практичными и доступными во многих случаях, когда испытания полноразмерного кузова не было бы. Например, братья Райт построили аэродинамическую трубу. чтобы протестировать уменьшенные версии своих крыльев, поскольку они искали оптимальную форму для максимальное отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению.

Скорость

Максимальная скорость на испытательном участке составляет примерно 200 миль в час, что соответствует до максимально достижимых чисел Рейнольдса в диапазоне от 200 000 до 500 000.

Температура

Температуру воздуха в испытательной секции можно регулировать в диапазоне от 60° до 80°F.

Программное обеспечение

Программное обеспечение для сбора данных LabView доступно для сбора данных.

Инженерная лаборатория Эксперименты

Сеанс калибровки, для которого коррелируется скорость испытательного участка на входной плоскости к заданной скорости вентилятора (частота частотно-регулируемого привода), атмосферному давлению, температуре воздуха в испытательной секции
Исследование силы сопротивления сфер с гладкой и шероховатой поверхностью
Исследование области следа за гладкими и шероховатыми сферами
Исследование распределения давления по окружности гладкого цилиндра, что позволяет определить чистое сопротивление давлению в цилиндре
Исследование коэффициентов подъемной силы и лобового сопротивления на нескольких различных аэродинамических профилях

Исследовательские проекты бакалавриата за последние годы

Изучение конфигурации бейсбольного шва в зависимости от силы сопротивления
Исследование различных типов ткани, используемых в гоночных костюмах конькобежцев, и эффект на перетаскивании
Влияние изменения высоты шва бейсбольных мячей NCAA на полет мяча с битой бейсбол
Экспериментальная оценка крыльев аэродинамического профиля на аэродинамическое качество
Определение влияния устройств снижения лобового сопротивления, используемых на полуприцепах
Опускание задней двери пикапа на скоростях шоссе уменьшает сопротивление? (Это не так)

Узнайте больше об инженерном факультете TCU.

Особая благодарность доценту инженерных наук Бобу Биттлу за предоставление детали аэродинамической трубы.

Массачусетский технологический институт представляет новую аэродинамическую трубу братьев Райт | Новости Массачусетского технологического института

Когда Марк Дрела впервые ступил в Кембридж, чтобы изучать аэрокосмическую технику в Массачусетском технологическом институте в 1978 году, он не был новичком в аэродинамических трубах. Всего за два года до этого он построил аэродинамическую трубу размером 1 фут на 1 фут для проекта Westinghouse Science Talent Search, что принесло ему визит в Белый дом в качестве финалиста. Но ничто не могло подготовить его к тому моменту, когда он впервые увидел культовую аэродинамическую трубу братьев Райт, момент, который свяжет его дальнейшую карьеру и в конечном итоге повлияет на саму структуру кампуса Массачусетского технологического института.

«Это был мой самый первый день в кампусе Массачусетского технологического института, поэтому я просто бродил по округе, когда свернул за угол и увидел это — ого! Аэродинамическая труба! И он большой!» говорит Дрела ’82, СМ ’83, доктор философии ’85. «Я понятия не имел, что это было даже здесь. Я подбежал и постучал в дверь, и [давний оператор туннеля] Фрэнк Дергин ответил. Он был первым человеком из AeroAstro, которого я встретил в кампусе, и он видел, насколько я взволнован, поэтому провел мне экскурсию».

С момента своего открытия в 1938 году аэродинамическая труба братьев Райт стала достопримечательностью кампуса, используемой для образования, исследований, промышленности и просветительской деятельности. Тем не менее, к тому времени, когда у Дрелы произошла его роковая первая встреча, он уже показал свой возраст. В 2017 году Департамент аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института (AeroAstro) объявил, что заменит туннель совершенно новым сооружением благодаря ведущему финансированию со стороны Boeing с Drela, теперь профессором Терри Дж. Колером и директором Wright Brothers Wind. Туннель, у руля.

Сегодня в Массачусетском технологическом институте находится самая передовая академическая аэродинамическая труба в стране, способная развивать скорость ветра до 230 миль в час (миль в час), с самой большой испытательной секцией в академических кругах США.

«Если бы у меня было одно слово, чтобы описать состояние старого туннеля через 80 лет, он был бы ветхим. Оболочка туннеля и поддерживающие фундаменты, контрольно-измерительные приборы, приводной двигатель и вентилятор пришли в негодность. Качество воздушного потока было плохим, а туннель был очень громким и энергосберегающим», — говорит Дрела. «Это просто не соответствовало нашим современным стандартам испытаний в аэродинамической трубе. Нашей целью было перенести наш винтажный туннель в 21 век и дальше, и мы это сделали».

Плывите по течению

Аэродинамические трубы используются уже более 150 лет — даже Уилбур и Орвилл Райт тестировали варианты крыльев в простой открытой аэродинамической трубе, которую они построили перед своим историческим полетом в 1903 году. Почти все на поверхности земли обтекает воздух. Вместо того, чтобы перемещать объект по воздуху, аэродинамические трубы перемещают воздух над неподвижным объектом в контролируемой среде, что позволяет оператору проводить аэродинамические измерения. При создании чего-то, что должно взаимодействовать с воздушным потоком, необходимо понимать и прогнозировать аэродинамические силы в этом взаимодействии, чтобы диагностировать и устранять любые проблемы или недостатки в конструкции.

Измерения в аэродинамической трубе могут определить, сколько топлива будет потреблять самолет, насколько медленно он может летать во время посадки или насколько хорошо он контролирует маневры. Но аэродинамические трубы не ограничиваются аэрокосмическими приложениями. Они также могут измерять аэродинамические нагрузки на наземные транспортные средства, такие как автомобили и велосипеды, или ветровые нагрузки на стационарные объекты, такие как мосты и здания. Ученые и инженеры также используют аэродинамические трубы для фундаментальных исследований, таких как изучение поведения воздуха при взаимодействии с объектом, чтобы понять науку гидромеханики.

Использование аэродинамической трубы братьев Райт продолжало развиваться на протяжении всей ее 80-летней истории. Во время Второй мировой войны правительство США на несколько дней завладело аэродинамической трубой братьев Райт для проведения сверхсекретных исследований и разработок самолетов. На протяжении многих лет, в дополнение к аэрокосмическим исследованиям, исследователи использовали его для тестирования лыжного и велосипедного снаряжения, анализа городских пейзажей и даже демонстрации того, как мог летать четырехкрылый динозавр возрастом 130 миллионов лет, для документального фильма.

Помимо использования в исследованиях, преподаватели также широко использовали туннель для курсовых работ и работы с общественностью. Но по прошествии почти восьми десятилетий старое оборудование стало проблемой для использования. Требовалась полная замена, и, благодаря городскому кампусу, проект столкнулся с рядом уникальных проблем.

«Мы знали, что для того, чтобы иметь наилучшее оборудование, нам нужна большая испытательная секция с очень хорошим качеством воздушного потока и максимальной скоростью не менее 200 миль в час, что требовало большого размера туннеля и мощного приводного двигателя», — говорит Дрела. . «Но поскольку туннель находится прямо посреди кампуса, мы должны были достичь этих целей, сделав его совместимым с нашей городской средой. Когда ваши цели сильно противоречат вашим ограничениям, вы получаете невероятно сложный проект».

Инновационное соглашение

В целом почти все аэродинамические трубы нацелены на создание «чистого» воздушного потока, что означает равномерный поток с постоянной скоростью, без искажений или турбулентности. Соглашение диктует большой туннель для требуемого размера тестовой секции, что, как это ни парадоксально, требует меньше энергии для обеспечения более высокого качества воздушного потока при меньшем шуме. Но для аэродинамической трубы братьев Райт размер не имел значения.

«Как и в любом инженерном проекте, размер и стоимость были главными соображениями. Мы не могли просто взять конструкцию обычного туннеля и подогнать его под относительно небольшое пространство старого туннеля и ожидать, что он будет работать», — говорит Дрела. «Нам пришлось разработать совершенно новую архитектуру с множеством новшеств в вентиляторе, диффузорах, сужении и угловых лопатках, чтобы дать новому туннелю желаемые возможности в пределах существующего размера старого туннеля».

И старый, и новый туннели братьев Райт относятся к замкнутому типу, в которых воздух проходит через тестовую секцию туннеля для проведения измерений, прежде чем снова циркулировать по туннелю. Но на этом сходство заканчивается.

Одним из наиболее заметных визуальных различий между старым и новым является дизайн самого вентилятора. Старый веер следовал традиции, которая до сих пор широко распространена: 13-футовый диаметр с шестью деревянными лопастями, которые напоминали лодочные весла. Двигатель мощностью 2000 лошадиных сил мог работать только на четырех фиксированных скоростях, и оператор регулировал скорость воздушного потока, механически изменяя шаг вентилятора. В результате система была сложной, а работа вентилятора была шумной. Чтобы смягчить эти проблемы в новом туннеле, Дрела работал с поставщиком аэродинамических труб Aerolab, чтобы разработать и изготовить совершенно новую конструкцию: вентилятор с захватом пограничного слоя (BLI).

Воздух, обтекающий объект, имеет слой медленно движущегося воздуха над поверхностью объекта, вызванный трением жидкости, называемый пограничным слоем. Следовательно, воздушный поток внутри аэродинамической трубы имеет пограничные слои по всей внутренней поверхности оболочки. В тестовой секции, где воздушный поток самый чистый, пограничный слой имеет толщину всего несколько дюймов, но он увеличивается по мере движения воздушного потока вниз по потоку. К моменту входа в вентилятор воздушный поток имеет толстый пограничный слой, занимающий примерно половину длины каждой лопасти вентилятора. Традиционная конструкция вентилятора в аэродинамической трубе обычно игнорирует пограничный слой, предпочитая устранять его путем смешивания с остальной частью потока ниже по потоку. Но с 17 лопастями уникальной формы и диаметром 16 футов вентилятор BLI специально разработан не только для компенсации этой неравномерности притока, но и для ее использования.

«Расширенные концы лопастей вентилятора добавляют дополнительную нагрузку пограничному слою, где скорость самая низкая, около стены», — говорит Дрела. «Использование вентилятора для устранения этой неравномерности скорости требует меньше энергии, чем нисходящее смешивание во всех других аэродинамических трубах. Результирующий поток, выходящий из вентилятора, является равномерным, что еще больше снижает потери мощности в нижней части туннеля».

Вентилятор BLI приводится в движение непосредственно двигателем мощностью 2500 лошадиных сил, поэтому общая система привода фактически имеет только одну движущуюся часть — значительное улучшение по сравнению с механически сложным приводом с переменным шагом старого туннеля. Частотно-регулируемый привод управляет скоростью двигателя, что делает его более энергоэффективным и тихим, чем система старого туннеля.

Вентилятор создает давление в большей части контура потока туннеля, в результате чего дальняя стена туннеля напротив вентилятора выдерживает нагрузку до 80 тонн, когда туннель работает на полной скорости, что эквивалентно силе урагана со скоростью 240 миль в час. Чтобы приспособиться к упругому изгибу стен, единственными частями аэродинамической трубы братьев Райт, прикрепленными к земле, являются вентилятор и испытательная секция. Остальная часть туннеля имеет скользящие и качающиеся опоры, позволяющие туннелю «извиваться» на месте до 1 сантиметра, уменьшая значительные напряжения, возникающие в результате нагрузок от давления и колебаний температуры.

После того, как поток покидает рабочую секцию, он проходит первый и второй угол, затем проходит через вентилятор, после чего проходит через теплообменник для регулирования температуры воздуха, за которым следует третий угол. До этого момента это был стандартный процесс в большинстве современных аэродинамических труб, но, по словам Дрелы, последний четвертый угол «там, где происходит настоящее волшебство» в аэродинамической трубе братьев Райт.

Хотя в первых трех углах есть лопасти, которые только поворачивают воздушный поток 90 градусов, четвертый угол не только поворачивает поток, но и расширяет его площадь, значительно замедляя его за счет экрана и алюминиевых сотовых диффузоров, установленных в проходах между лопатками. Выполнение того же торможения и спрямления потока в обычном туннеле требует большего пространства и отдельных сотовых фильтров и экранов. Объединив эти компоненты в один ряд угловых лопастей, аэродинамическая труба братьев Райт обеспечивает те же функции поворота, замедления и выпрямления потока с минимальным дополнительным пространством.

«Если бы у нас не было расширения экрана, поворотных лопаток, подавляющих пограничные слои стенки в четвертом углу, они бы «лопались» или отделялись за углом, таким образом, заполняя весь путь потока и заставляя воздух плескаться, как в стиральной машине. машина. Полученный поток, поступающий в испытательную секцию, будет очень грязным и непригодным для аэродинамических испытаний», — говорит Дрела. «Экранированные расширяющиеся поворотные лопатки в четвертом углу, возможно, являются наиболее важными компонентами нового туннеля, поскольку они позволяют увеличить площадь проходного сечения без дополнительного пространства, сохраняя при этом почти равномерный поток».

Хотя воздушный поток, выходящий из четвертого угла, относительно чистый, затем он проходит через четыре сетки кондиционирования потока, чтобы сделать его еще более гладким и однородным. Сразу после последнего экрана воздух поступает в сужение, самую широкую часть тоннеля, ускоряющую поток в тестовую секцию. Ключевым параметром, указывающим на эффективность и качество аэродинамической трубы, является коэффициент сжатия, который представляет собой отношение скорости воздушного потока между испытательной секцией и после экранов кондиционирования потока. В старом туннеле коэффициент сжатия был 4,5:1, но Дрела хотел достичь «наилучшего результата», увеличив коэффициент сжатия в новом туннеле до 8:1.

«Для нового туннеля мы использовали вычислительную гидродинамику, чтобы тщательно спроектировать сокращение минимальной длины, объединив его с обычной отстойной камерой после фильтров», — говорит Дрела. «Эта комбинация сэкономила нам около восьми футов пространства, что было важно для туннеля общей длиной всего 96 футов».

В испытательной секции объект установлен на тонкой стойке, соединенной с основным балансиром сил, который представляет собой прибор, установленный непосредственно под полом испытательной секции, который измеряет и считывает аэродинамические силы при взаимодействии воздушного потока с моделью. Размер и форма испытательного участка в аэродинамической трубе братьев Райт являются другими значительными улучшениями при сравнении старого и нового. Старая тестовая секция имела площадь всего 57 квадратных футов (9 футов 9 дюймов).0134 2 ) площади потока, а его эллиптическая форма означала, что у него был тесный пол длиной всего 12 футов. Для сравнения, новая испытательная секция имеет площадь проходного сечения 90 футов ², а ее прямоугольное поперечное сечение имеет длину 18 футов, а пол в два раза шире, чем раньше. В большей тестовой секции можно разместить более крупные модели, что полезно для сбора более точных данных, а также значительно улучшает взаимодействие с пользователем, предоставляя исследователю достаточно рабочего пространства.

Новый туннель также оснащен новой системой управления туннелем и сбора данных на базе MATLAB. Эта система сочетает в себе типичные функции ручного управления туннелем, контроля и сбора данных в упрощенной, полностью настраиваемой платформе. Стеклянные стены и окна в потолке испытательной секции обеспечивают широкий оптический доступ, что позволяет проводить лазерно-доплеровские измерения скорости и скорости изображения частиц, а также отслеживать движение оптической модели. Функции безопасности и защиты также встроены непосредственно в систему управления туннелем, отслеживая такие параметры состояния туннеля, как температура, давление и уровень вибрации. Система автоматически переключается в режим быстрого отключения, если какой-либо параметр работоспособности превышает установленный физический предел, или в случае аварийного останова вручную.

«Через этот интерфейс можно управлять всем — скоростью туннеля, позиционированием модели, опросом приборов, отображением данных, ведением журнала и т. д. — все из одного места», — говорит Дрела. «Это устраняет как можно больше человеческих ошибок из процесса. Поскольку система следит за вашей спиной, вы буквально ничего не можете сделать, чтобы вырваться из туннеля с клавиатуры, что очень удобно с точки зрения пользователя».

Новое начало

Осенью 2019 года началось строительство аэродинамической трубы братьев Райт. Он был завершен 22 месяца спустя в тандеме с полной реконструкцией здания 17, в котором раньше размещались исключительно диспетчерская аэродинамической трубы и штаб-квартира ракетной группы Массачусетского технологического института.

В ходе реконструкции Здания 17 эти помещения были перестроены, объединены с ангаром и лабораторией Герхарда Ноймана (ранее располагавшиеся в Здании 33), а также добавлены конференц-залы и помещения для исследовательской лаборатории. Исторические здания сталкиваются с присущими им проблемами реконструкции. Токсичные материалы, такие как свинец и асбест, как правило, входят в стандартную комплектацию старых зданий. Доставка массивных компонентов туннеля на строительную площадку требовала тщательного маневрирования в тесноте между зданиями кампуса. Но глобальная пандемия была неожиданным поворотом, которого никто не ожидал.

«Безопасность всегда является главным приоритетом на любой строительной площадке. Ситуация с коронавирусом вывела его на новый уровень, особенно в связи с мораторием на строительные проекты в Кембридже, который длился несколько недель», — говорит Энтони Зольник, менеджер по инфраструктуре AeroAstro, который представлял департамент в команде управления проектом. «К счастью, у нас была замечательная команда как в Массачусетском технологическом институте, так и у наших внешних поставщиков, поэтому мы могли работать вместе, чтобы добавить дополнительные меры для обеспечения безопасности работников. Я рад сообщить, что мы справились без каких-либо вспышек и смогли сохранить ход строительства в соответствии с графиком».

Щедрый вклад Boeing в проект отражает давние отношения между компанией и Массачусетским технологическим институтом, показывая, как сотрудничество между академическими кругами и промышленностью помогло сегодня аэрокосмической отрасли превратиться в глобальную экономику.

«Работа Boeing с Массачусетским технологическим институтом началась более века, но в современном мире это сотрудничество важно как никогда», — говорит Грег Хислоп, главный инженер Boeing Co. и исполнительный вице-президент по проектированию, испытаниям и технологиям. . «Ни одна организация не может удовлетворить потребность в масштабируемых инновациях, а ценность, которую академические исследования привносят в нашу отрасль, почти не поддается исчислению».

Помимо поддержки со стороны Boeing, замена аэродинамической трубы братьев Райт и реконструкция здания 17 стали возможными благодаря подаркам от Бекки Сэмберг и покойного Артура «Арта» Сэмберга ’62 и MathWorks для проекта MIT Wind Tunnel Instrumentation Platform, который помогает Массачусетскому технологическому институту создавать и эксплуатировать ультрасовременный современный драйвер тестирования данных и систему сбора данных.

Несмотря на то, что краны и бульдозеры покинули площадку, команда продолжает делать последние калибровки приборов и другие последние штрихи, чтобы к середине лета выйти на полную мощность. В это время аэродинамическая труба братьев Райт будет открыта для внешнего мира для отраслевых испытаний, запланированных туров и многого другого. Планирование на осенний семестр уже идет полным ходом, и Дрела проведет лабораторные занятия в туннеле, чтобы дополнить курсовую работу для классов, которые он курирует.

Как и его предшественник, новый туннель продолжит важное наследие, представляющее AeroAstro в информационно-пропагандистской деятельности Массачусетского технологического института и общественности. Другие инструкторы Массачусетского технологического института использовали предыдущий туннель для обучения классов и групп студентов для тестирования различного клубного оборудования. Это всегда было популярным аттракционом во время мероприятий в кампусе, где посетители могут войти в тестовую секцию и испытать аэродинамическую трубу в действии, когда воздух дует со скоростью 30 миль в час.

«Мы с нетерпением ждем возможности вернуть это чувство волнения в кампус, поскольку он был приостановлен из-за строительства и пандемии», — говорит Дэниел Хастингс, заместитель декана по инженерным вопросам по вопросам разнообразия, справедливости и инклюзивности в Массачусетском технологическом институте; руководитель АэроАстро; и Сесил и Ида, профессор зеленого образования. «Когда мы завершаем этот проект, мы снова оказываемся в авангарде академических аэродинамических труб, что позволит нам предоставлять возможности мирового уровня для дальнейшего образования, исследований и промышленности, создавая при этом уникальный, захватывающий опыт, который будет вдохновлять будущие поколения инженеры и ученые».

По словам Дрелы, даже в век продвинутых вычислений, симуляции и моделирования практические испытания в аэродинамических трубах так же ценны, как и прежде, особенно в сочетании с этими передовыми методами.

«Даже с помощью самого передового компьютера мы не можем рассчитать поток с достаточной точностью или уверенностью или без значительных погрешностей, которые в некоторых случаях могут быть катастрофическими. Например, если вы значительно недооцениваете скорость сваливания, важнейший аспект летно-технических характеристик самолета, это вопрос жизни или смерти», — говорит Дрела. «Хотя бывают ситуации, когда я бы не стал доверять расчетам, а не измерениям, испытания в аэродинамической трубе и расчеты чрезвычайно дополняют друг друга.