飛行器的“搖籃”

　　風洞是進行空氣動力學實驗的一種主要設備，幾乎絕大多數的空氣動力學實驗都在各種類型的風洞中進行。風洞的原理是使用動力裝置在一個專門設計的管道內驅動一股可控氣流，使其流過安置在實驗段的靜止模型，模擬實物在空氣中的運動。測量作用在模型上的空氣動力，觀測模型表面及周圍的流動現象。根據相似理論將實驗結果整理成可用于實物的相似準數。最常見的是低速風洞。決定一架飛機或其他飛行器的飛行性能，如速度、高度等，除飛機重量、發動機推力等要素外，最重要的因素是作用于飛機的空氣動力。空氣動力主要決定于飛機的外形。在設計和研制飛機時，首先是設計其外形，由此就可以確定作用于飛機的空氣動力并推算飛行性能。但是，這個工作只能做在最前，不能在飛機造出來以后。確定飛機空氣動力的實驗設備主要是風洞。人們把風洞和風洞試驗叫作航空航天的先行官是恰如其分的。
　　德國早在1907年就成立了哥廷根空氣動力試驗院，并在1955—1975年20年間，不惜巨資修建了71座低速、高速、超高速和特種風洞，在世界上率先研制出噴氣式飛機、彈道導彈；美國于1915年就成立了國家空氣動力研究機構，20世紀80年代推出的“星球大戰”計劃，技術上也是以世界上最先進和龐大的風洞群為保障的，并牢牢占據了世界航空航天領域的“霸主”地位。
　　當發達國家有了強大的空軍和不斷升天的飛機、導彈、衛星時，中國還在為買來的飛機苦苦思索：它到底能飛多高？作戰半徑有多大？爬行極限是多少？買來的飛機性能只有靠試飛員冒著生命危險去摸索；設計的運載火箭只能作實際試驗；自己研制的飛機只能花大把外匯，拿到別人的風洞里去作試驗……一個數據、一個試驗都要花很多外匯，要看別人的臉色行事，還不一定準確。可以說，沒有自己的風洞，已成為當年制約我國航空航天業以及其他國防工業發展的瓶頸。
　　風洞科技含量非常高，涵蓋力學、數學、結構、化學、電氣、儀表、焊接、工藝等二十多個學科知識。風洞主要分為高速風洞群、低速風洞群與超高速風洞群，分別應用于不同的研究試驗范圍。我國的風洞出于當時形勢的需要，主要安置在巨大的人工山洞里。山洞綿延數公里，都是人工開鑿的，其難度可想而知。人工山洞堅固性能抗8級以上地震。
　　風洞不僅適用于國防軍事工業，還更多地應用于民用。隨著國家經濟建設的發展，低速風洞在民用航空、風能利用、建筑、環保等方面也起著巨大的作用。
　　利用空氣動力學研究手段，對高層建筑、復雜外形建筑及橋梁等的風載風振現象進行風洞模擬試驗，可以為抗風、抗振設計提供可靠的依據。
　　汽車、火車以及橋梁、大型建筑等都要利用風洞進行反復試驗，研究如何設計外形，降低阻力，提高穩定性，如磁懸浮高速列車、我國的解放牌和東風牌中型載貨汽車、上海東方電視塔、北京新首都機場候機樓等，也是先在風洞中用模型做了大量地面風載試驗后，才能投入批量生產和安全興建。中國國家大劇院模型表面風荷載也進行了風洞試驗。1994年8月，一場強臺風襲擊我國東南沿海地區，許多高層建筑在風中倒塌，而東方明珠塔卻安然無恙。北京新首都機場候機樓經風洞試驗后發現，大樓一側出現負壓，修改設計后才破土動工。廈門海滄大橋是廈門市有史以來建設的最大一座橋，設計中心對該橋的模型進行了全面氣動試驗，對設計提出明確修改意見，確保深受臺風災害之苦的廈門人民用上放心橋。磁懸浮高速列車、新一代中型載貨汽車也是從這里啟程的。
　　編輯/劉鵬