最近幾年,低空經(jīng)濟(jì)火得一塌糊涂——無人機(jī)送貨上門、飛行汽車試航成功、低空旅游航線開通,越來越多“會(huì)飛的交通工具"走進(jìn)我們的生活。但你有沒有想過:這些能在天上穩(wěn)穩(wěn)穿梭的“鐵疙瘩",上崗前都要過一道“z極考核",而考核官就是看似神秘的“風(fēng)洞"。今天就來扒一扒,這個(gè)藏在實(shí)驗(yàn)室里的“造風(fēng)神器",到底憑什么決定低空飛行器的“生死存亡"?
不是“吹風(fēng)玩具"!風(fēng)洞是低空飛行器的“安全質(zhì)檢員"
一提到風(fēng)洞,很多人會(huì)以為是“能吹大風(fēng)的山洞",其實(shí)它的本質(zhì)是一個(gè)“人工模擬氣流實(shí)驗(yàn)室"。簡(jiǎn)單說,就是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇產(chǎn)生可控的氣流,讓氣流以不同速度、不同角度吹向固定的飛行器模型,從而模擬飛行器在高空或低空飛行時(shí)遇到的各種風(fēng)況。
對(duì)低空飛行器來說,風(fēng)洞測(cè)試比高空飛行器更關(guān)鍵。要知道,低空區(qū)域的氣流遠(yuǎn)比高空復(fù)雜——城市里有高樓造成的“穿堂風(fēng)",郊區(qū)有地形起伏帶來的“亂流",甚至突如其來的陣風(fēng)都可能讓小型無人機(jī)“失控翻車"。如果直接帶著原型機(jī)上天試飛,不僅成本ji高,還可能面臨墜機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。而風(fēng)洞能提前把這些風(fēng)險(xiǎn)揪出來,比如測(cè)試飛行器的抗側(cè)風(fēng)能力、氣動(dòng)穩(wěn)定性,甚至精確到螺旋槳的噪音大小、能耗效率,堪稱“全維度安全質(zhì)檢"。
從模型到數(shù)據(jù):風(fēng)洞測(cè)試到底要做些什么?
別以為風(fēng)洞測(cè)試只是“吹一吹就完事兒",里面的門道可不少。一般來說,一套完整的低空飛行器風(fēng)洞測(cè)試,要經(jīng)過“三步走":
第1步是“模型復(fù)刻"。工程師會(huì)按照1:1或縮小比例,做出和原型機(jī)一模一樣的模型,不僅外形絲毫不差,連材質(zhì)密度、重心位置都要精準(zhǔn)匹配——畢竟氣流對(duì)重量和形狀的變化極其敏感,差一毫米都可能影響測(cè)試結(jié)果。
第二步是“精準(zhǔn)吹風(fēng)"。根據(jù)飛行器的用途設(shè)定不同測(cè)試場(chǎng)景:比如外賣無人機(jī)要測(cè)試“6級(jí)陣風(fēng)下的懸停穩(wěn)定性",飛行汽車要測(cè)試“垂直起降時(shí)的氣流干擾",甚至農(nóng)業(yè)植保機(jī)還要測(cè)試“低空飛行時(shí)的氣流對(duì)作物的影響"。測(cè)試時(shí),氣流速度從每秒幾米到幾十米可調(diào),同時(shí)用高速攝像機(jī)拍攝飛行器姿態(tài),用傳感器采集升力、阻力等數(shù)十項(xiàng)數(shù)據(jù)。
第三步是“優(yōu)化迭代"。如果測(cè)試中發(fā)現(xiàn)飛行器“偏航嚴(yán)重"或“能耗過高",工程師就會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)計(jì)——比如修改機(jī)翼弧度、增加尾翼面積,甚至優(yōu)化螺旋槳的葉片角度。很多無人機(jī)從“原型機(jī)"到“量產(chǎn)機(jī)",要在風(fēng)洞里反復(fù)測(cè)試十幾次才能達(dá)標(biāo)。
不止于“測(cè)":風(fēng)洞正在改寫低空經(jīng)濟(jì)格局
隨著低空經(jīng)濟(jì)的爆發(fā),風(fēng)洞也從“實(shí)驗(yàn)室設(shè)備"變成了“產(chǎn)業(yè)核心基礎(chǔ)設(shè)施"。以前只有航天航空領(lǐng)域才用得起的大型風(fēng)洞,現(xiàn)在不少無人機(jī)企業(yè)都建起了小型專用風(fēng)洞;更有地方政府牽頭打造“低空風(fēng)洞測(cè)試中心",為中小企業(yè)提供低成本測(cè)試服務(wù)。
舉個(gè)真實(shí)案例:某國產(chǎn)飛行汽車企業(yè),一開始直接用原型機(jī)試飛,連續(xù)兩次因?yàn)閭?cè)風(fēng)失控墜毀,損失超千萬元。后來在風(fēng)洞里測(cè)試了3個(gè)月,優(yōu)化了氣動(dòng)布局,再試飛時(shí)即使遇到8級(jí)陣風(fēng)也能平穩(wěn)飛行?,F(xiàn)在這家企業(yè)的飛行汽車已經(jīng)拿到了試運(yùn)營牌照,風(fēng)洞測(cè)試功不可沒。
未來,隨著低空飛行器越來越小型化、智能化,風(fēng)洞也會(huì)變得更“聰明"——比如結(jié)合AI算法實(shí)時(shí)調(diào)整氣流,模擬更復(fù)雜的城市風(fēng)場(chǎng);或者用虛擬風(fēng)洞技術(shù)降低測(cè)試成本。說不定再過幾年,我們買到的每一臺(tái)無人機(jī)、坐過的每一輛飛行汽車,背后都有一套風(fēng)洞測(cè)試的“安全密碼"。
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由Delta德爾塔儀器聯(lián)合電子科技大學(xué)(深圳)高等研究院——深思實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)、工信電子五所賽寶低空通航實(shí)驗(yàn)室研發(fā)制造的無人機(jī)抗風(fēng)試驗(yàn)風(fēng)墻\可移動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬裝置\風(fēng)墻裝置,正成為解決無人機(jī)行業(yè)抗風(fēng)性能測(cè)試難題的突破性技術(shù)。


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