Аэродинамическая труба в MIT выдерживает ураган со скоростью ветра 386 км/ч
Поиск по сайтуНовости 8 июня 2022
Далее
Анастасия Никифорова Новостной редактор
Анастасия Никифорова Новостной редактор
Новый туннель может развивать скорость ветра до 370 км/ч и отличается огромным испытательным участком.
Читайте «Хайтек» в
Массачусетский технологический институт (MIT) недавно представил новую, современную аэродинамическую трубу.
Еще в 2017 году Департамент аэронавтики и астронавтики MIT AeroAstro объявил, что заменит туннель совершенно новым объектом благодаря ведущему финансированию компании Boeing. Новый туннель может развивать скорость ветра до 370 км/ч и отличается огромным испытательным участком.
Аэродинамические трубы существуют уже более 150 лет. Еще братья Райт — Уилбур и Орвилл — использовали их перед своим историческим полетом в 1903 году. Они протестировали варианты конструкции крыла в самодельной простой аэродинамической трубе с открытым концом.
При проектировании чего-либо, взаимодействующего с воздушным потоком, очень важно понимать и прогнозировать действующие аэродинамические силы, чтобы диагностировать и исправлять любые недостатки конструкции. Тут и помогают аэродинамические трубы.
Измерения, которые проводят в таких установках, можно использовать для оценки того, сколько топлива потратит самолет, сколько времени ему понадобится для взлета и посадки.
Аэродинамические трубы также используются учеными и инженерами для фундаментальных исследований, таких как изучение поведения воздуха при взаимодействии с предметом, чтобы лучше понять механику жидкости.
Вентилятор BLI приводит в действие двигатель мощностью 2 500 лошадиных сил (1 864,25 кВт). У всей системы привода есть только одна движущаяся часть. Это гораздо удобнее, чем механически сложный привод с переменным шагом у старого туннеля. Скорость двигателя регулируется частотно-регулируемым приводом, который более энергоэффективен и тише, чем старая система.
Когда туннель работает на максимальной скорости, вентилятор создает давление в большей части контура потока туннеля, позволяя дальней стене трубы напротив вентилятора выдерживать до 80 тонн нагрузки. Это эквивалентно силе урагана со скоростью ветра 386 км/ч.
Вентилятор и тестовая секция — единственные секции аэродинамической трубы братьев, которые прикреплены к земле, чтобы выдерживать возникающее упругое изгибание стен.
Читать далее
Китайский ИИ предсказывает курс гиперзвуковых ракет. Ответный удар будет с опережением
Из смеси ВПЧ, рака и сифилиса получились «бессмертные» клетки: что о них известно
Астрономы из Японии нашли в галактике неизвестную структуру
Читать ещё
Поздравляем, вы оформили подписку на дайджест Хайтека! Проверьте вашу почту
Спасибо, Ваше сообщение успешно отправлено.
Полеты для новичков — под присмотром профессионального инструктора
Получить опыт парашютиста, не рискуя ничем, вы сможете в аэротрубе. Даже если вы никогда не бывали на этом необычном аттракционе, вы получите массу удовольствия и незабываемые впечатления от полета. Об этом позаботятся профессиональные инструкторы.
Попробуйте — и вы не останетесь равнодушными!
Аэротруба — большое сооружение с прозрачными стенами, крышу в котором заменяет прочная сетка: через нее проходит воздух, и она задерживает «летчиков», решивших взмыть слишком высоко.
Внизу — тоже сетка, жесткая и достаточно прочная, чтобы выдержать 5-6 человек. Под ней расположен винт, который нагнетает воздух. Винт раскручивается — и воздух начинает идти вверх по трубе, превращаясь в мощный поток. Постепенно поток набирает силу, достаточную для того, чтобы поднять вверх человека. Скорость потока — 200-300 км/ч, что сравнимо со скоростью спортивного мотоцикла или шквального ветра.
Безопасно ли летать в аэротрубе?
Никогда не летали? Не бойтесь!
К нам ходят не только профессионалы: большая часть клиентов — настоящие или вчерашние новички, которых мы обучили основам балансирования на потоке воздуха. Полеты в аэротрубе можно назвать экстремальным видом спорта, но понятие экстрима заложено именно в полученные впечатления.
Дело в том, что сами полеты полностью безопасны, если у вас нет противопоказаний по состоянию здоровья, таких как беременность, травмы спины и привычные плечевые вывихи.
Механизм аэротрубы продуман таким образом, что даже в случае экстренного прекращения полета вы просто плавно опуститесь на сетку, надежно отделяющую тренажер от механизма подачи воздуха.
Полеты сопровождаются инструктором, а сотрудники аэротрубы контролируют каждого новичка, следят за его состоянием и предотвращают ошибки. Если вы почувствуете себя неважно, вы сможете остановить полет в любой момент.
Что стоит учесть новичку?
Полеты в аэротрубе — это весело и интересно. Аттракцион подходит почти всем, но если вы ни разу не были здесь, учтите несколько нюансов:
- Мы не принимаем людей в алкогольном и наркотическом опьянении. Даже если вы уже заплатили. В аэротрубу допускают только трезвых людей.
- Перед полетом не стоит плотно есть. Легкий завтрак или обед — и вы будете готовы к приключениям!
- Шпильки, мини-юбку, вечернее платье, офисный костюм — лучше не надевать. Не подойдут и вещи «неформального» типа, изобилующие металлическими элементами. Оптимальный вариант — спортивная форма и обувь. Девушкам лучше убрать длинные волосы в пучок и снять украшения: от сильного ветра они могут слететь.
Для того, чтобы вы могли получить ответы на наиболее часто задаваемые вопросы, связанные с полетами в аэротрубе, мы предлагаем вам просмотреть рубрику ЧаВо.
Решились?
Остается главное: забронировать время для визита и отправиться к нам за новыми впечатлениями!
Заказать сертификат
Забронировать полет Расписание полетов
Как работает аэродинамическая труба?
Как работает аэродинамическая труба? — Объясните этот материалВы здесь: Домашняя страница > Транспорт > Аэродинамические трубы
- Дом
- индекс А-Я
- Случайная статья
- Хронология
- Учебное пособие
- О нас
- Конфиденциальность и файлы cookie
Реклама
Криса Вудфорда. Последнее обновление: 19 августа 2021 г.
Предположим, вы только что спроектировали гигантского нового пассажира.
самолет и
теперь вы хотите проверить это на самом деле. Вы можете потратить миллионы
долларов, строя его из блестящего титана
металл и промчаться по взлетно-посадочной полосе, чтобы увидеть, летает ли он на самом деле, но что
если вы ошиблись в расчетах? Что делать, если ваш самолет взлетает на
двадцать секунд, затем внезапно падает камнем и приземляется на город
упакованный с 5 миллионами человек? Это не лучший способ для тестирования
что-то такое опасное. Вот почему авиаконструкторы стараются
сначала на земле, используя масштабные модели в аэродинамических трубах. Давайте
поближе посмотри как они работают!
Фото: Лопасти вентилятора внутри одна из гигантских аэродинамических труб исследовательского центра НАСА в Лэнгли. Обратите внимание на мужчину внутри! Фото предоставлено НАСА в палате общин.
Содержание
- Зачем нужны аэродинамические трубы?
- Как работает аэродинамическая труба?
- Измерение расхода воздуха
- Проверка статики
- Кто изобрел аэродинамическую трубу?
- Узнать больше
Зачем нужны аэродинамические трубы?
Проектирование самолетов, которые будут летать быстро, эффективно и
экономически все о том, чтобы воздух плавно обтекал их крылья и
мимо их трубчатых тел.
Это называется наукой о
аэродинамика. Как только самолет в воздухе, нет простого способа увидеть
как воздух движется мимо него (хотя у опытного летчика-испытателя
хорошая идея, что может быть причиной проблем). Если есть крупный дизайн
дефект, самолет вообще не поднимется в воздух. Вот почему каждый
современный космический корабль и самолет
сначала испытано на земле в аэродинамической трубе: здание в виде трубы
через который воздух дует с очень большой скоростью.
Фото: Основная идея: закрепить самолет на земле и дуть воздухом мимо него. Фотография самолета F-86, установленного в полноразмерной аэродинамической трубе размером 40 x 80 футов в авиационной лаборатории NACA Ames, Моффет Филд, Калифорния, сделанная в 1954 году. Обратите внимание на инженера, стоящего под самолетом. Предоставлено НАСА на Викискладе.
Основная идея аэродинамической трубы проста: если вы не можете сдвинуть
самолет по воздуху, почему бы вместо этого не перемещать воздух мимо самолета?
С научной точки зрения это точно так же.
Если самолет
тащит (вызывает сопротивление воздуха), когда он парит в небе, воздух будет
перетащите точно так же, когда вы стреляете мимо стационарной модели
самолета на земле.
Ничто не мешает вам построить супергигантскую аэродинамическую трубу и испытания модели вашего самолета в натуральную величину — и, действительно, американского У космического агентства НАСА есть такие аэродинамические трубы. Но большинство время гораздо дешевле использовать маленькую масштабную модель самолета в гораздо меньше аэродинамической трубы.
Фото: Тестирование полноразмерной копии самолета Wright Flyer 1903 года в НАСА Полномасштабная аэродинамическая труба Эймса. Предоставлено НАСА на Викискладе.
Как работает аэродинамическая труба?
Аэродинамическая труба немного похожа на огромную трубу, которая накручивается на себя по кругу с вентилятором в
середина. Включите вентилятор, и воздух будет дуть по трубе.
Добавьте маленькую дверь, чтобы вы могли войти, и тестовую комнату посередине, и, эй!
вуаля, у вас есть аэродинамическая труба.
На практике немного больше
изощреннее этого. Вместо того, чтобы иметь однородную форму на всем протяжении
круглая, труба в одних местах шире, а в других значительно уже.
Там, где труба узкая, воздух должен ускоряться, чтобы пройти.
чем уже труба, тем быстрее она должна идти. Он работает так же, как велосипедный насос, в котором скорость воздуха увеличивается, когда
ты выталкиваешь его через узкое сопло, и как ветреная долина
где ветер дует гораздо сильнее, сосредоточенный на холмах по обеим сторонам.
Фото: Аэродинамическая труба похожа на гигантскую трубу. Обратите внимание на широкие внешние секции и гораздо более узкую внутреннюю секцию, где туннель производит высокоскоростной воздух в центральной испытательной лаборатории. Фотография 16-футовой высокоскоростной аэродинамической трубы в аэронавигационной лаборатории Эймса НАСА, Моффет Филд, Калифорния, сделанная в 1948 году. Предоставлено НАСА на Викискладе.
Аэродинамическая труба с узкими секциями — простой способ наращивания
больше скорости, а скорость нам очень нужна.
Для испытания сверхзвука
самолету, вам нужна скорость ветра примерно в пять раз выше, чем у
ураган. А для испытаний чего-то типа Спейс Шаттла надо дунуть в ветер
округлить в десять раз быстрее еще. Какой-то ветер!
Основные части типичной аэродинамической трубы
Иллюстрация: вид сверху на типичную аэродинамическую трубу.
Загляните в аэродинамическую трубу и, если вам не оторвет уши, вы найдете что-то вроде этого:
- Приводные двигатели: это гигантские электродвигатели, которые вращают вентилятор.
- Компрессор: Вентилятор (или вентиляторы), производящие высокоскоростной ветер.
- Сверхзвуковая скоростная испытательная секция: здесь находится модель самолета.
- Лопасти: Это аэродинамические профили, расположенные по углам, чтобы поворачивать воздух на 90 градусов без потери энергии.
- Акустический глушитель: в аэродинамических трубах очень шумно! Глушители помогают уменьшить шум и более точно имитировать
реалистичный поток воздуха.
- Лопатки
- Дозвуковая, низкоскоростная испытательная секция: с другой стороны есть меньшая испытательная камера, где воздух движется немного медленнее.
- Входные двери: ученые должны как-то проникнуть внутрь!
- Осушитель воздуха: Эта секция удаляет влагу из воздушного потока.
Вот один из собственных чертежей аэродинамической трубы НАСА в разрезе, показывающий похожие элементы (и еще несколько, которые я опустил):
Изображение: Основные характеристики 14-футовой трансзвуковой аэродинамической трубы Эймса. Предоставлено НАСА на Викискладе.
Рекламные ссылки
Измерение расхода воздуха
Фото: Хотите провести небольшое испытание в аэродинамической трубе, но не можете позволить себе миллионы
вам нужно будет потратить на все это причудливое оборудование? Нет проблем: для этого есть приложение! Найдите «аэротрубу» в вашем
любимый магазин приложений, и вы найдете немало симуляторов, в которые можно играть на смартфоне или планшете.
Это снимок экрана, который я сделал с помощью бесплатного приложения Wind Tunnel Lite от Algorizk, которое позволяет вам протестировать
несколько основных форм (например, автомобили и аэродинамические поверхности) при разных скоростях ветра. Существует также профессиональная версия, которая позволяет вам контролировать гораздо больше параметров (тяга винта, вязкость жидкости, трение и скорость ветра). Стоит обратить внимание на учителей!
Воздух невидим, так как же узнать, работает ли самолет
хорошо или плохо внутри туннеля? Есть три основных способа. Вы можете использовать
дымовую пушку, чтобы окрасить воздушный поток в белый цвет, а затем посмотреть, как дым
сдвигается и закручивается, когда он проходит самолет. Вы можете взять то, что называется
Шлирен-фотография, которая делает изменения в скорости воздуха и
показывают давление, так что вы можете видеть их. Или вы можете использовать
анемометры (приборы для измерения скорости воздуха) для измерения скорости ветра
различные точки вокруг плоскости.
Вооружившись вашими измерениями и
множество сложных аэродинамических формул, можно понять насколько хорошо или
плохой ваш самолет и будет ли он действительно держаться в небе.
Как только вы будете счастливы, вы можете построить себе прототип (тестовую модель) и попробуйте это в действительности или уговорите кого-нибудь еще попробовать это для вас. Летчики-испытатели зарабатывают огромные деньги из-за риска, который они брать. Но они намного счастливее, пристегнувшись к своим сидят, зная, что все, что они собираются попробовать, уже проверено в аэродинамической трубе!
Испытание статики
Хотя аэродинамические трубы наиболее известны тем, что испытывают новые самолеты и космические ракеты — транспортные средства,
через (теоретически) статический воздушный поток — их можно использовать и обратным образом: для имитации того, как быстро движущиеся ветры
повлиять статические конструкции, такие как высотные здания и мосты. Архитекторы и инженеры-строители должны учитывать
не только нагрузки, которые сильный ветер оказывает на их конструкции (буквально, могут ли здания снести), но и то, как такие вещи, как небоскребы, ловят ветер и отбрасывают его на уровень земли, создавая «нисходящие потоки» и потенциально опасные вихри, которые могут дуть люди с ног.
Подобные проблемы легко изучать и исправлять, используя реалистичные модели в аэродинамических трубах.
Кто изобрел аэродинамическую трубу?
Фото: проект NASA 1948 года для сверхзвуковой аэродинамической трубы. Предоставлено Исследовательским центром Эймса НАСА.
Большинство людей согласится с тем, что братья Райт провернули ловкий трюк, когда они сделали первый полет с двигателем в декабре 1903 года. Какой-то трюк! Они потратили годы на изучение аэродинамики и совершенствуя конструкцию своих крыльев, которые называли «самолетами».
В то время как Райт проводил большую часть своих испытаний на открытом воздухе, современные самолеты чаще испытывают в помещении — благодаря
Проницательность британского авиаконструктора-самоучки Фрэнка Уэнама (1824–1819 гг.)08), который изобрел аэродинамическую трубу в 1871 году. В отличие от огромных современных туннелей, оригинал Уэнама имел (как он сам выразился) «ствол 12 футов [3,7 м] в длину и 18 дюймов [46 см] в квадрате, чтобы направлять поток горизонтально, и параллельным курсом», а воздух, свистящий вокруг него, двигался со скоростью не более 64 км/ч (40 миль в час).
Сравните это с крупнейшей в мире современной аэродинамической трубой в Исследовательском центре Эймса НАСА, которая более чем в 100 раз длиннее (430 м или 1400 футов в длину), имеет тестовую секцию общей площадью 24 м × 37 м (80 футов × 120 футов) и производит ветер. до 185 км/ч (115 миль в час). Подобные современные аэродинамические трубы в огромном долгу перед забытыми пионерами, такими как Уэнам, чьи идеи помогли открыть современную науку об аэродинамике, позволив миллионам из нас подниматься в небо каждый божий день!
Дополнительная литература
- Столетие летной комиссии США: первые аэродинамические трубы: хорошее введение в разработку аэродинамических труб пионерами, такими как Фрэнк Уэнам. [Страница из архива The Wayback Machine.]
- Аэродинамические трубы НАСА: Глава 1: В поисках чего-то лучшего: собственный отчет НАСА о ранней истории аэродинамических труб и о том, как они произошли от «вихревых рукавов».
Узнать больше
На этом сайте
- Аэродинамика
- Самолеты
- Авиационные реактивные двигатели
- Компрессоры и насосы
На других веб-сайтах
- Руководство для начинающих по аэродинамическим трубам: исчерпывающие вводные материалы от НАСА, включая историю, методы испытаний, теорию аэродинамики и математику. Также есть раздел о том, как построить собственную аэродинамическую трубу для школ.
Также есть раздел о том, как построить собственную аэродинамическую трубу для школ.Статьи
- Октябрь 1960: Высокоскоростные аэродинамические трубы Джона Экселла. Инженер, 15 октября 2014 г. Увлекательный взгляд на классику, 19Испытательные установки 60-х годов недалеко от Престона, Англия.
- 27 мая 1931 года: Аэродинамическая труба позволяет самолетам «летать» по земле, автор Джейсон Паур. Wired, 27 мая 2010 г. Празднование первой в мире полномасштабной аэродинамической трубы, которая открылась в Лэнгли-Филд недалеко от Хэмптона, штат Вирджиния, в мае 1931 года.
- Внутри массивной аэродинамической трубы GM, автор Чак Скуатриглиа. Wired, 16 октября 2008 г. На что на самом деле похожа аэродинамическая труба внутри? Предлагаем вашему вниманию увлекательный фототур по тоннелю, предназначенному для испытаний автомобилей.
- Ultimate Test, автор Макс Гласкин: инженер, 15 января 2008 г. Как индустрия автоспорта использует аэродинамические трубы для катящихся дорог.
- Борьба в аэродинамической трубе, чтобы не слышать звука, Джим МакГроу. Нью-Йорк Таймс. 21 октября 1998 г. Старая, но интересная (и до сих пор актуальная) статья, описывающая, как автопроизводители используют испытания в аэродинамической трубе, чтобы уменьшить неприятный шум ветра.
- Аэродинамические трубы, используемые по-новому, Вальтер Томашевски. The New York Times, 30 августа 1970 г. Статья из архива Times объясняет, как аэродинамические трубы использовались для таких вещей, как проектирование небоскребов в конце 1960-х годов. Одним из заметных пионеров этой работы был Джек Чермак из Университета штата Колорадо.
- Аэродинамическая труба Райта 1901 года: Wright-Brothers.org, без даты. Увлекательный фотографический взгляд на туннель, который Райты использовали для своих экспериментов (второй в США).
Книги
- Испытания низкоскоростной аэродинамической трубы Джуэл Б. Барлоу, Уильям Х. Рэй и Алан Поуп. Wiley, 2015. Один из классических учебников, особенно посвященный автомобилям, мостам и другим низкоскоростным приложениям.
- Испытания высотных зданий в аэродинамической трубе Питера Ирвина и др. Routledge, 2013. Введение в ветровые испытания для архитекторов и инженеров-строителей.
- Аэродинамика: избранные темы в свете их исторического развития, Теодор фон Карман. Дувр, 2004 г. (перепечатано с оригинала 1957 г.). Классический обзор одного из пионеров современной аэродинамики.
- Иллюстрированное руководство по аэродинамике Хьюберта К. Смита. McGraw-Hill Professional, 1992. Практическое руководство для пилотов.
Патенты
Для получения более глубоких технических деталей стоит взглянуть на патенты — и вот несколько примеров, которые я привел для вас. В файле есть еще десятки, некоторые из них касаются конструкции туннеля, а другие сосредоточены на том, как можно поддерживать или перемещать модели для имитации реалистичных движений самолета. Вы можете найти гораздо больше, выполнив поиск в базе данных USPTO (или альтернативе, такой как патенты Google):
- Патент США 1,635,038: Аэродинамическая труба для полета моделей Элиши Фалес, 5 июля 1927 г. Фалес работал в ВВС США и внес важный вклад в науку об аэродинамике. В 1918 году, работая с Фрэнком Колдуэллом, он построил первую высокоскоростную (хотя все еще дозвуковую) аэродинамическую трубу в Соединенных Штатах для проверки конструкции гребного винта.
- Патент США 2 152 317: Аэродинамическая труба и метод определения контуров обтекания Альберта Дж. Крамера, 28 марта 1939 г. В этом патенте описывается подготовка моделей для испытаний в аэродинамической трубе.
- Патент США 2,677,274: Аппарат сверхзвуковой аэродинамической трубы Аллена Э. Пакетта, 4 мая 1954 г. Когда самолеты направлялись к звуковому барьеру, аэродинамические трубы тоже! В этом патенте описаны некоторые проблемы испытаний в высокоскоростной аэродинамической трубе и пути их решения.
- Патент США 2 711 648: Механизм поддержки модели в аэродинамической трубе. Ральф Карлстранд, Northrop Aircraft, Inc., 28 июня 1955 г. Как моделировать вибрации и флаттер в аэродинамической трубе, если ваша модель неподвижна? Вам нужен механизм, который может воспроизвести эти движения в вашей модели.
- Патент США 3 111 843: Гиперзвуковая аэродинамическая труба Раймонда Фредетта, Cook Electric, 26 ноября 1963 г. Есть ли предел скорости, с которой могут летать самолеты? Аэродинамические трубы помогают нам это выяснить.
Фалес работал в ВВС США и внес важный вклад в науку об аэродинамике. В 1918 году, работая с Фрэнком Колдуэллом, он построил первую высокоскоростную (хотя все еще дозвуковую) аэродинамическую трубу в Соединенных Штатах для проверки конструкции гребного винта.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.
Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.
Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2019. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.
Подпишитесь на нас
Оцените эту страницу
Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:
Цитировать эту страницу
Вудфорд, Крис.
(2008/2019) Аэродинамические трубы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/windtunnel.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]
Подробнее на нашем веб-сайте…
- Связь
- Компьютеры
- Электричество и электроника
- Энергия
- Машиностроение
- Окружающая среда
- Гаджеты
- Домашняя жизнь
- Материалы
- Наука
- Инструменты и инструменты
- Транспорт
↑ Вернуться к началу
Низкоскоростная аэродинамическая труба
Низкоскоростная аэродинамическая труба
| |||||||||||||
с. Площадь проходного сечения испытательной секции составляет 0,6 х 0,9 метра (2 х 3 фута). Туннель рассчитан на максимальную скорость потока 50 метров в секунду. Туннель также оснащен 6-компонентным балансом сил, мультиплексной системой сбора данных и оборудованием для визуализации дыма. Также доступна дополнительная подача воздуха высокого давления. Туннель использовался для поддержки индивидуальных исследовательских проектов студентов и аспирантов, а также многих контрактных проектов в таких областях, как аэродинамические поверхности и крылья, вызванная потоком вибрация автомобильных телефонных антенн, чашечные анемометры и клюшки для гольфа.