[科普中国]-投放风洞试验

简介

运输机在战时需空投坦克等轻重武器和战士,直升机在战斗中亦会发射空空、空地导弹,空投炸弹和副油箱、挂架等。对无人驾驶飞机,有时需将机上的一些仪器在飞机着陆前回收,需空投或弹射仪器。因此飞机投放外挂物是经常遇到并必须考虑的重要问题。目前,飞机外挂物投放的研究从数值计算和风洞试验两方面进行。在数值计算方面,国内已能进行飞机在无侧滑角情况下的外挂物的自由投放和发射投放轨迹计算,并已用于型号研制1。

在我国的发展在风洞投放试验技术方面主要采用四种方法:即动力相似法、栅格法(网格法)、流动角测量法和捕获轨迹法。 其中动力相似法和轨迹捕捉法是目前国内采用的主要的两种风洞实验技术。在动力相似法方面,国内在高速投放试验上仅在NH-1高速风洞中进行过试验,目前该类试验国内主要以低速风洞试验为主,并采用了多次曝光技术和高速摄影技术。目前中国空气动力与发展中心低速所,北京空气动力研究所,南京航空航天大学空气动力研究所已掌握此项技术。在多次曝光技术方面,气动中心采用的是频闪法,而北京空气动力研究所和南航空气动力研究所采用的是转盘法。在捕获轨迹法方面,目前国内只有气动中心掌握了该项试验技术,并已用于1.2 m×1.2 m超音速风洞中。

动力相似法试验原理现代作战飞机通常带有大量的外挂物如副油箱、炸弹、导弹等，而且为了提高飞机的隐身性能，将外挂物移至机身内部，投放时舱门快速打开，弹射发射。它们从母机上投放或发射的初始阶段均处在复杂的干扰流场中。处在这种干扰流场中的投放物与母机分离的运动特性跟在均匀流场中大不相同。不良的投放分离特性不仅影响作战效能的发挥，更重要的是会危及母机的安全。为了判定外挂物从母机上投放的安全性和可靠性，通常采用模型在风洞里进行外挂分离特性预测试验，动力相似模型投放试验就是常用方法之一2。

动力相似法是将机载和投放物都按比例缩小,保持模型和实物几何相似。在一定的速度下,考虑到重力场的影响,找出投放物试验模型与实物之间的动力相似参数。根据这些相似参数加工模型,进行实验。实验时用高速摄影机或多次曝光照像记录投放物模型的运动轨迹。

试验过程在系统安装完毕后,要进行地面调试,其中包括各类仪器所用电源电压是否正常;控制与弹射压力的调试与标定;检查电磁阀,继电器的吸合情况;灯光调试(光强与位置);照像机工作是否正常(快门,光圈,时间,底片上图像个数);高速摄影机工作是否正常(走卷,启动与停止,走卷均匀,时标,胶卷冲洗,药水,显定影时间);拦截网安装妥否;最后进行投放系统的综合协调(时间)。之后进行正式试投,冲洗记录胶片,如符合要求,开始正式实验。

试验后期处理(1)多次曝光照像结果的处理。拍摄完毕后到照像馆冲洗,获得投放直观轨迹照片并装好相册;进行投放初速度,过程速度,外挂物姿态,重心轨线的判读;初步确定投放安全边界;

(2)高速摄影胶片的后期处理。冲洗胶卷获得高质量的底片;通过高速摄影底片判读轨迹;剪接胶片并首次在国内实现将胶片转成VCD光盘,大大方便了图像的保存,复制,汇报,查看;

(3)高速数码摄影机拍摄结果的后期处理。判读轨迹;动画制作;合成VCD影碟。