[科普中国]-高压风洞

高压风洞（high pressure wind tunnel）也叫低速增压风洞（或压力风洞、变密度风洞）。20世纪60年代以来，提高风洞的雷诺数受到普遍重视。当代大型运输机在跨声速飞行时雷诺数已达60×106，一般飞机的飞行雷诺数也在(20~ 60)×106的范围内。但目前世界上最大的跨声速风洞，其试验雷诺数仅达到10×106，雷诺数不够已成为风洞模拟是否准确的重要问题，已经影响到跨声速性能良好的运输机和机动性较好的战斗机的研制。

低速风洞试验结果要取得与真实飞行的一致性，必须使试验雷诺数达到一定的值。从雷诺数的定义可以看出，在风速已经限定不大于马赫数0.3的前提下，要提高风洞试验的雷诺数，可以采取三种途径：一是增加风洞的尺寸，二是增加风洞的压力，三是降低流动介质的黏性系数。增加风洞的尺寸方面，美国NASA已经建成全尺寸风洞，但随着现代飞机尺寸越来越大，风洞造价及驱动功率将随尺寸增加而急剧上升，继续增加风洞尺寸难度很大。提高风洞压力，同样可以增加雷诺数。若压力增加1倍，密度也增加1倍（温度保持不变）因而雷诺数增加1倍，这就可以避免设计特大尺寸的风洞。1

压力风洞相比普通大气风洞有以下优点：提高压力从而提高雷诺数，可以节省风洞的驱动功率。增压风洞可以区别雷诺数效应和马赫数效应的影响，在有的增压风洞中还可以将压力调节到低于大气的值，保持风洞在低压下运转，相同马赫数下，功率将大大降低，当然雷诺数也比较低。1

中国航空工业空气动力研究院的FL -9低速增压风洞为单回路连续式闭口风洞（见图1），主要用于飞机的选型和定型的低速高雷诺数试验。该风洞矩形回路轴线之间的距离为78m x18m，最大外围尺寸为86. 2m×28m，风洞容积为13000m3。

按照雷诺数和马赫数给出的FL -9低速增压风洞的运行包线（T=288. 15K）如图2所示，其中雷诺数的参考长度是试验段横截面积平方根的1/10。

FL -9低速增压风洞主要性能（见图2和图3）：

①试验段尺寸：4.5m（宽）×3.5m（高）×10m（长）；

②最大风速：130m/s（常压），90m/s (0.4MPa)；

③风洞压力范围：常压~0. 4MPa。

与常规低速风洞不同，FL -9低速增压风洞采用了两个弧形门将试验段与风洞其他部分的回路隔开，这样可以在风洞其余部分保持增压状态下单独减少试验段的压力，使工作人员能快速进入试验段模型区更换模型，大大节约了增压状态的风洞试验时间和能量消耗。

该风洞另一项提高试验效率的办法是，具有大迎角尾撑、双转轴、、腹撑及半模支撑等多个用于试验模型支撑的架车系统，可以满足不同试验的需求。这些架车构成了风洞试验段下壁板的一部分，能够随该风洞的驻室试验段移动并互换，在架车上能够进行模型安装、电气联接、数据采集系统调试以及传感器的校测等全部的试验准备工作，能同时准备多项试验。

FL -9风洞于2008年完成了全部建设和调试任务，进行了流场校测和模型对比试验，流场校测试验结果全面满足国军标指标，部分指标接近或达到了国军标先进指标。与其他风洞的模型对比，试验结果具有较好的一致性，其重复性精度试验，常压试验结果满足国军标指标，增压状态的部分试验结果接近或达到了国军标先进指标。1