為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

10 個回答
墨者善狩
2019-03-15

作為包括飛機高鐵等尖端設計必須的一個重要設備,目前也只有少數幾個國傢俱備建造能力。目前中國和美國是世界上少有的能夠同時建成品類齊全的風洞群的國家。為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

首先,風洞並不是每一個國家必須的,只有那些需要設計建造諸如戰鬥機、高速列車或者超級大橋這些設備的時候,才會需要風洞這種設備,從這個角度上來看,已經將大多數國家對風洞的建設行列中排除了,畢竟在目前世界上能夠進行這幾項研究的國家已經越來越少了。

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

第二,具備風洞建設能力的前提,就是擁有強大的資金支持和技術積累,這些又會將俄羅斯這樣的國家給最後排除,畢竟這幾年俄羅斯經濟大滑坡,因此對於風洞這些燒錢同時有很少使用的設備,最後還是出現落後。

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

最後,對於很多國家而言,風洞這種使用頻次低,但是又有需求,最好的辦法就是抱大腿,比如美國的盟友,如果設計需要使用風洞技術,可以向美國爸爸提出請求,但是這樣也面臨著自己的研發技術洩密的巨大風險,但是對於美國盟友而言,也基本上沒有什麼祕密可言了。

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

提一嘴,中國最大的風洞群處在西南某地的大山當中,品類相當齊全,該風洞群是中國軍工技術進步的重要助推器之一,目前依然在發揮著巨大的作用,此外中國還擁有JF12激波風洞這種用以研發高超音速武器的尖端風洞。

卫青点兵
2019-01-09

世界上很多東西,都只有少數幾個國家能建造,要麼是錢的問題,要麼是技術的問題,除了風洞以外,比如說航空母艦、戰鬥機、載人航天等等。缺錢的是玩不起,比如說俄羅斯,本來很多東西走做的不錯,但是缺錢造成人才流失斷層、反倒很多東西造不了。缺技術的是不會玩,比如說沙特,只能買買買,但是一些東西要麼買了無用,要麼別人不賣。風洞就是這樣,錢和技術缺一不可的存在。

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

下面來說說為啥就那麼幾個國家能建大型風洞:

首先、什麼是風洞

風洞是一種“管道狀”試驗裝備,該裝備根據運動的相對性原理,將被試驗模型固定於人為製造的氣流中,以此模擬實際運動中的各種運動狀態,獲取試驗數據。

對於風洞,其實只有大國或者立志成為大國的國家才有需求,中等國家亦或者是小國,根本沒有這種需要(只能想想)。因為風洞分為很多類型,按風俗分可以分為低速風洞、跨音速風洞、超音速風洞和高超音速風洞等,按其他類型分還有加熱風洞、結冰風洞等等,總之就是為了模擬物體的實際運動狀態和環境,獲取參數和試驗信息,達到驗證技術和分析特徵的目的。(比如下圖,日本的風洞情況)

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

風洞是一個體系,必須擁有完整的風洞體系才行,也就是要有各種類型的風洞,說白了你就只建設一個、兩個風洞或者一種類型的風洞,根本沒用。除非你能像歐洲國家英法德意那樣,你建幾個,他建幾個,然後湊出一個完整體系。或者像美國盟國一樣,有需要,花錢拿到美國去做風洞試驗(但是這樣會造成一些機密信息的洩漏)。下圖,美國NASA AMES研究中心的風洞群:

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

建設風洞的成本和技術就不說了,光說運行風洞吧,這需要長年累月的風洞試驗來積累數據,這些數據可是試驗的寶庫,這些數據庫才是以後分析、模擬、對比的基礎,但是大量的模擬分析試驗工作很可能90%都是白做,真正有用的數據和試驗不到10%,這試驗成本就可想而知。(下圖,各大國風洞數量對比)

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

風洞體系的存在,很有可能是你建的起,用不起,沒有一個強大國家力量的支撐,根本整不轉。一個完整的風洞體系建立起來都是百億美元起步,況且大型風洞運行起來就是“用電大戶”,有些風洞專門配套了發電站和水庫,燒錢程度不可小覷。這也是為何歐洲幾個大國要聯合起來搞風洞體系,而印度一直志向不小,卻一直搞不起來的原因。

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

風洞用起來真的貴,單說超音速風洞,單裡面的壓氣機運行一小時,就得萬把塊的電費;風洞配的噴管,一般一種尺寸的噴管只能產生特定速度的氣流,而試驗需要不同速度的氣流,所以一個風洞需要配多根噴管,例如6倍音速的噴管、6.5倍音速的噴管、7倍音速的噴管等等,一根噴管造價就幾百萬,且特別的嬌貴,可能一個硬幣大小的雜物就會損壞噴管。而風洞設施上的嬌貴設備又特別多,易損壞、難維護,一個調壓閥門壞了,修一修就好幾萬。

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

再來說說,風洞裡面的易損件(耗材),例如上圖這個壓力傳感器,一方面要求其極其靈敏,以方便捕捉高頻信號,另一方便有要求這個傳感器儘量的小,降低對風洞流場的干擾,就上圖這個幾毫米的小傳感器,一根就得幾萬,一次風洞試驗的模型上就要裝幾十個這樣的傳感器。而這個小東西,很可能一個激波過來,就壞一片,壞了還不能修只能更換,這樣的耗材足以說明風洞設備的“貴”了吧。

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

再說說風洞裡的照相設備,當風洞需要定量測量時,就需要跟拍粒子的示蹤粒子,就是上圖這種粒子圖,超音速狀態下,粒子位移很小,拍照間隔就要很小,一般是微秒(百萬分之一秒)量級,所以相機的照相頻率就要特別高,這樣的相機怎麼也得幾十萬一臺。但是照相間隔太短,進光量又不足,又得搭建幾百萬一臺的大功率激光器,而利用激光器搭建光路時,一不留神有可能燒壞相機,這。。。。。。。我們這裡所說的,也只不過是風洞建設和使用過程中的冰山一角。

因此,風洞這種裝備,又貴、技術門檻又高,可不就得只有大國強國才建得起、用得著,玩得轉麼。

asiavikin
2019-03-26

因為大型風洞實在是太花錢了。僅舉幾個風洞的建設費用為例:

美國NASA艾姆斯研究中心的36米*24米低速風洞,2.22億美元。

加拿大國家航空研究院9米*9米低速風洞,2000萬美元。

法國國家航空航天研究院4.5米*3.5米低速風洞,5870萬美元。

荷蘭、德國合作DNW9.5米*9.5米低速風洞,6300萬美元。

所以,如果在航空領域沒有足夠的雄心壯志,沒有幾個國家敢於斥巨資建設這樣的大型風洞。

為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

建設成本已經如此昂貴,運行成本同樣居高不下。艾姆斯巨型低速風洞的電機總功率為10萬千瓦,換算可得每平方米所需功率為140千瓦。而更高的跨音速風洞每平方米所需功率則達到4000千瓦,超音速風洞每平方米所需功率進一步增加到16000千瓦-40000千瓦!所以風洞試驗速度越高,試驗段面積就越小。

由於大型風洞的試驗段足夠寬敞,大尺寸模型所受的洞壁干擾很小甚至可以忽略,反過來又提高了被測參數的精度,因此,航空大國們都不吝於投入巨資建設大型風洞:1934年美國首先建成了世界上第一個可進行整機全尺寸吹風的大型風洞。到了1939年,蘇聯打破山姆的紀錄,建成了當時世界最大的T101低速風洞,試驗段尺寸為24米*14米,並長期保持這一紀錄。美國急起追趕,於1944年在NACA艾姆斯中心建成24米*12米風洞,又於冷戰中進一步擴充風洞實驗能力,終於在1982年建成36米*24米風洞,從蘇聯手中奪回了桂冠。美蘇之所以能在冷戰期間成為主宰天空的兩大霸主,這些大型風洞立下了汗馬功勞。

你是哪勾
2019-01-23

很多種原因造成了風洞大多集中在少數強國手中,有主觀原因,也有客觀原因。我總結有三個主要因素,一是技術原因素,而是需求因素,三是經濟因素。

風洞不是簡單的一個風扇,有前期的規劃,設計,理論計算,才能為先進的風洞做好技術基礎,還要有一定的基建和裝備製造能力,風洞需要開山修路,需要大功率的電機風扇,壓氣機,大量傳感器,觀測設施,以及整個體系的建立,這都是要以技術儲備為基礎的。所以小國弱國幹不了這事。這是技術原因。

既然建立風洞需要做那麼多的事,需要培養人才,那必定要花錢,而且不是小數目。光是基建,要開山,要修路,要建立整個實驗場地,高精尖設備的投入就是不小的花費,實驗體系建立後的設備維護,配件是損耗,必然很昂貴,一般風洞的功率都很大,電力消耗巨大,需要有配套的發電和輸變電工程來維持實驗風洞的運行,條件允許的,比如中國,要建水電站。想想就貴。

至於最後一個需求因素,有了以上兩個因素的牽絆,那就要好好考慮一下,自己有沒有能力建,有沒有必要建,風洞最初建立的目的就是服務於航空航天等國防領域,小國弱國自己根本就沒有完整的國防工業體系,要風洞又有何用?有些國家確實有需要但國力有限,它可以借用別國的風洞,或者聯合幾個有一定需求的國家共同建立。

中國必定是要屹立於世界之巔,所以風洞對中國來說是必須的重大基礎實驗裝備,舉國之力都是要建起來的,而且中國的風洞水平也是不低的。

头上有条的喵
2019-03-31

風洞是個好東西啊。往小的說,這是技術積澱的成績。往大說,這是國家地位的象徵。

風洞這個好東西對大部分國家來說是多餘的,他們只需要購買現成的產品,享受優質的服務就可以了。

剛才我查了一下資料,在1871年,弗朗西斯·赫伯特·韋納姆和約翰·布朗寧(這倆名字很繞嘴)設計並建造了世界上第一座風洞,知道這個風洞造就了誰麼?不錯,就是萊特兄弟。為何大型風洞只有少數幾個國家能建?

萊特兄弟通過這個小小的風洞進行上千次的實驗,最終在1903年發明了世界上第一架帶有動力的載人飛行器——萊特飛行器。

好了,現在說說現代的風洞吧,建設風洞的成本和技術就不說了,只說運行風洞吧,這需要長年累月的風洞實驗來積累數據,這些數據可是寶貝中的寶貝,通過這些數據才能為以後的實驗建立分析、模擬、對比的基礎,但是大量的模擬分析試驗可能有90%都是白做,真正有用的數據可能都不到10%,想象一下這試驗成本有多高?

風洞是一個體系,有很多種,很有可能是你建的起,用不起,沒有一個強大國家力量的支撐,根本玩兒不轉。

有人說,既然這麼費錢費力的,用美國現成的不行嗎?還真不行,戰略級別的風洞實驗你能拿到國外去實驗嗎?簡直就是給敵人送人頭。所以在我們有技術,有力量,有財力的情況下,我們還是自己玩兒。一個字:穩!

网络义勇军—反喷先锋
2019-04-02

不用說大型風洞了,我現在給噴子們腦補一下有多少武器是我國和極少國家以外,大部分國家造不出來的。常規航空母艦和核動力航母,常規潛艇和核動力潛艇,,艦載機,五代機,多功能無人機,隱形無人機,大型運輸機,遠程轟炸機,洲際彈道導彈!洲際潛射導彈。還有055,052,野牛,大型補給艦這類的大噸位艦船。中型武裝和運輸直升機。還有大口徑自行榴彈炮,坦克,裝甲車。防彈衣,頭盔,步槍,反坦克火箭炮,單兵防空武器。自行火箭炮。衛星武器,反衛星武器這類的空天武器。以上這些,除了美俄中幾乎能全造出來以外,大部分武器連英法都造不出來!

新疆蛋蛋哥
2019-01-29

首先,風洞的建設成本很高,需要巨大的資金來支持,就是建設好,也還要巨大的資金來維護其安全運行,後期的維護成本很高,而且一國的科技儲備必須達標,需要大量的科研人員來研究這些數據,來分析實驗成果。建設這麼大的成本,而且不一定能達到科研成果,你說那個國家的納稅人能同意這事,畢竟這個花錢就是個無底洞。

玉满斋
2019-04-19

因為這是個耗時費錢還一時半會兒看到效益的事兒!

老馒头簸箕
2019-03-16

載重六十噸的卡車並不是很貴,你家為啥不去買一輛開著買菜?

特种装备网a君
2019-02-21

歸根到底還是錢的問題。

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