空氣動力實驗

空氣動力實驗，一般分為實物實驗和模型實驗兩大類。實物實驗(如飛機試飛和導彈實彈發射)不會發生模型和環境模擬失真問題，一直是最後鑑定實物氣動力特性的手段，但實驗費用較大，實驗條件難以控制。模型實驗採用與真實物體幾何相似的模型，在人工控制的條件下進行。為使模型實驗結果能夠應用於實際情況，須使繞模型和繞實物兩種流動相似。這樣，它們的無量綱空氣動力特性才能相同。這就要求在所有相似對應點上作用於體積元上的力具有相同的比值。在空氣動力實驗中，這些無量綱數的比值稱為相似參數。相似參數很多，馬赫數、雷諾數、氣體比熱比、弗勞德數、克努曾數等都是。在一項模型實驗中，要使所有參數都與真實物體完全相等是難以做到的。但就一項具體的模型實驗而言，各相似參數所起的作用有主次之分，要根據實驗的目的、要求等具體情況確定需要模擬的相似參數。一般地説，雷諾數和馬赫數是模擬的主要相似參數。

根據力學運動的相對性原理，只要在慣性座標系(見參考系)內，無論物體在介質(如氣體)中運動還是介質以同樣速度流過物體。介質對物體的作用都是一樣的。模型空氣動力實驗按照模型與氣體相對運動的形式，還可細分為兩類：①介質(氣體)靜止而物體運動的實驗，這是空氣動力實驗最先採用的形式。法國工程師A．-G．埃菲爾曾利用巴黎埃菲爾鐵塔進行過多種物體空氣動力阻力的系統實驗。後來，人們還製作專門的實驗裝置進行空氣動力實驗。如早期的懸臂裝置，它把模型裝在可旋轉的支臂上，通過旋轉支臂測量模型所受的空氣動力。這種實驗後來發展到利用火箭橇、彈道靶和模型飛行試驗來研究空氣動力。②介質運動而物體靜止的實驗，風洞就是這種實驗裝置。此外，還有采用上述兩種形式相結合的實驗，如風洞模型自由飛實驗和風洞尾旋實驗等。

風洞實驗是空氣動力實驗中使用最廣泛的一種手段。幾乎沒有一種飛機和導彈在研製過程中不經過風洞實驗的，而且隨着航空和航天技術的發展，對風洞實驗的要求也越來越高。例如，研製一種飛機所需要的風洞實驗時間，幾乎是按指數規律隨年代增長的。20世紀初期，O．菜特和W．萊特兄弟在研製世界上第一架帶動力的有人駕駛飛機時，風洞實驗時間只有20多個小時，而到了70年代，研製一種先進的飛機所需的風洞宴驗時間就達到上萬個小時。此外，風洞實驗還廣泛應用於國民經濟的許多部門，如用來研究阻力最小的汽車外形、高建築物的風載和橋樑的風激振動以及環境大氣污染等。

A. F. Donovan, et al.,ed., Hih Speed Problems of Aircraft and Experimental Methods,Vol.8,High Speed Aerodynamics andJet Propulsion,PrincetonUniv.Press,Princeton,New Jersey,1961.

艾倫·波普等著,彭錫銘等譯：《低速風洞試驗》,國防工業出版社，北京，1977。(A.Pope and J.J.Harper,Low Speed Wind Tunnel Testin,John Wiley & Sons,New York,1966.

A.博普等著，鄧振瀛等譯：《高速風洞試驗》，科學出版社，北京，1980。(A.Pope and K. L. Goin, Hih Speed Wind Tunnel Testin^,John Wiley & Sons,New York,1965.