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为何大型风洞只有少数几个国家能建?

十万个为什么 空空 2024-3-21 04:03:42 2次浏览

关于问题为何大型风洞只有少数几个国家能建?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【船员老胡观世界】的最佳回答:

大型风洞是模拟飞行风场的设备,主要用于飞机、火箭、导弹等飞行器的性能测试和研究。由于其巨大的涡旋、庞大的气流、强大的风压等特性,其建造成本和技术难度都非常高,因此只有少数几个国家能够建造大型风洞。

以下是导致大型风洞只有少数国家能建造的原因:

1. 技术复杂度: 大型洞的建造由于涉及多个领域的知识,如流体力学、材料学等技术,需要量的研究和实践。风洞的风道系统需要保证的气流,对风洞的密封性、风道表面的平整度等都有极高的要求,这对于风洞的制造和安装技术都提出了很高的要求。

2. 巨大的建造成本: 大型风洞的造价非常高昂,需要耗费大量人力、物力和资金。建造一台大型风洞通常需要数百亿到千亿的巨额资金,这对于财政能力较弱的国家来说无疑是一个巨大的负担,因此需要非常高水平的技术和资金储备。

3. 安全隐患: 风洞建设可能涉及到高温、高压等安全问题,同时还面临着环境保护等方面的挑战。如果设备或者管道加工不精,可能会引发事故,而且设备也需耗费大量的能源,对环境也会造成不良影响。

综上所述,由于建造大型风洞的技术和资金难度极高,而且涉及到对环境的严格把控,因此只有少数国家能够建造成功。然而,大型风洞在现代航空、航天工业领域的应用十分广泛,并且会对国家的科技实力有非常重要的贡献。因此,各个国家在发展自己的科技水平的同时,也需要在科研领域加强合作和交流,增强国际间的科技创新合作,在科技创新和普及方面提出新的思路和策略,以推进全球科技创新的发展和共同繁荣。

【2】、来自网友【装备空间】的最佳回答:

世界上很多东西,都只有少数几个国家能建造,要么是钱的问题,要么是技术的问题,除了风洞以外,比如说航空母舰、战斗机、载人航天等等。缺钱的是玩不起,比如说俄罗斯,本来很多东西走做的不错,但是缺钱造成人才流失断层、反倒很多东西造不了。缺技术的是不会玩,比如说沙特,只能买买买,但是一些东西要么买了无用,要么别人不卖。风洞就是这样,钱和技术缺一不可的存在。

下面来说说为啥就那么几个国家能建大型风洞:

首先、什么是风洞

风洞是一种“管道状”试验装备,该装备根据运动的相对性原理,将被试验模型固定于人为制造的气流中,以此模拟实际运动中的各种运动状态,获取试验数据。

对于风洞,其实只有大国或者立志成为大国的国家才有需求,中等国家亦或者是小国,根本没有这种需要(只能想想)。因为风洞分为很多类型,按风俗分可以分为低速风洞、跨音速风洞、超音速风洞和高超音速风洞等,按其他类型分还有加热风洞、结冰风洞等等,总之就是为了模拟物体的实际运动状态和环境,获取参数和试验信息,达到验证技术和分析特征的目的。(比如下图,日本的风洞情况)

风洞是一个体系,必须拥有完整的风洞体系才行,也就是要有各种类型的风洞,说白了你就只建设一个、两个风洞或者一种类型的风洞,根本没用。除非你能像欧洲国家英法德意那样,你建几个,他建几个,然后凑出一个完整体系。或者像美国盟国一样,有需要,花钱拿到美国去做风洞试验(但是这样会造成一些机密信息的泄漏)。下图,美国 NASA AMES 研究中心的风洞群:

建设风洞的成本和技术就不说了,光说运行风洞吧,这需要长年累月的风洞试验来积累数据,这些数据可是试验的宝库,这些数据库才是以后分析、模拟、对比的基础,但是大量的模拟分析试验工作很可能 90%都是白做,真正有用的数据和试验不到 10%,这试验成本就可想而知。(下图,各大国风洞数量对比)

风洞体系的存在,很有可能是你建的起,用不起,没有一个强大国家力量的支撑,根本整不转。一个完整的风洞体系建立起来都是百亿美元起步,况且大型风洞运行起来就是“用电大户”,有些风洞专门配套了发电站和水库,烧钱程度不可小觑。这也是为何欧洲几个大国要联合起来搞风洞体系,而印度一直志向不小,却一直搞不起来的原因。

风洞用起来真的贵,单说超音速风洞,单里面的压气机运行一小时,就得万把块的电费;风洞配的喷管,一般一种尺寸的喷管只能产生特定速度的气流,而试验需要不同速度的气流,所以一个风洞需要配多根喷管,例如 6 倍音速的喷管、6.5 倍音速的喷管、7 倍音速的喷管等等,一根喷管造价就几百万,且特别的娇贵,可能一个硬币大小的杂物就会损坏喷管。而风洞设施上的娇贵设备又特别多,易损坏、难维护,一个调压阀门坏了,修一修就好几万。

再来说说,风洞里面的易损件(耗材),例如上图这个压力传感器,一方面要求其极其灵敏,以方便捕捉高频信号,另一方便有要求这个传感器尽量的小,降低对风洞流场的干扰,就上图这个几毫米的小传感器,一根就得几万,一次风洞试验的模型上就要装几十个这样的传感器。而这个小东西,很可能一个激波过来,就坏一片,坏了还不能修只能更换,这样的耗材足以说明风洞设备的“贵”了吧。

再说说风洞里的照相设备,当风洞需要定量测量时,就需要跟拍粒子的示踪粒子,就是上图这种粒子图,超音速状态下,粒子位移很小,拍照间隔就要很小,一般是微秒(百万分之一秒)量级,所以相机的照相频率就要特别高,这样的相机怎么也得几十万一台。但是照相间隔太短,进光量又不足,又得搭建几百万一台的大功率激光器,而利用激光器搭建光路时,一不留神有可能烧坏相机,这。。。。。。。我们这里所说的,也只不过是风洞建设和使用过程中的冰山一角。

因此,风洞这种装备,又贵、技术门槛又高,可不就得只有大国强国才建得起、用得着,玩得转么。

以上就是关于问题【为何大型风洞只有少数几个国家能建?】的全部回答,希望能对大家有所帮助,内容收集于网络仅供参考,如要实行请慎重,任何后果与本站无关!

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