吹啊吹啊，從風洞吹出來的驕傲放縱！

伴隨著天舟一號順利升空牽手天宮二號、國產首艘航母順利下水的好消息，C919客機也刷了一波存在感。5月5日14時，國產大型客機C919首飛成功。

小編今天和大家探討一個老問題，一個對於C919首飛最重要的事項之一——風洞試驗。

風洞，是指人工產生並能夠控制氣流，以此來模擬飛行器或者物體周圍氣體的流動，並能夠量度氣流對物體的作用以及觀察物理現象的一種管道狀試驗設備，是進行空氣動力試驗最常用，最有效的工具。

C919客機機翼翼尖為何帶有小翼，小翼向上翹多少度，機身具體是怎樣的一個圓筒狀，機翼在高速氣流中會承受多大的力、高速飛行時會不會產生顫振、機翼的剛度怎麼樣，等等許多問題都可以在風洞試驗中得到答案。

大家都知道，運動是相對的，參考系的不同，會有不同的效果，但是作用是相同的。飛機在空中飛行時，飛機運動，空氣靜止，這種運動等效於空氣運動，飛機靜止，這是風洞

試驗的基礎事實，也是物理學的基本原理之一——相對性原理。

風洞的分類很多，也有很多不同的分類方法，按照試驗段的氣流的流速的大小可以分為以下幾類：

低速風洞是比較容易建造的一種風洞，有基本的兩種形式，直流式風洞和迴流式風洞。下圖是兩種風洞的示意圖。不管是什麼樣的風洞，一般都會有電機，風扇、擴張段、試驗段和穩定段等。高速運轉的風扇產生了高速的氣流，在擴張段，氣流進一步加速，試驗段相對比較平直，此時的氣流也比較勻速，各類試驗模型便在這個階段進行試驗。

風洞運用了「流體在管中運動時，截面小處流速大，截面大處流速小」的原理。這個原理最簡單的一個驗證方式就是我們張著大嘴呼氣和微閉著嘴呼氣，氣流的速度是不一樣的。直流式閉口試驗段低俗風洞是典型的低速風洞，也是一種典型的吸氣式風洞。進氣口處並沒有風扇，動力段設置在試驗段之後。迴流式風洞其實就是直流式風洞首尾相連，讓空氣在環形的管道中循環迴流，不受外界的干擾。

高速風洞試驗段內的氣流馬赫數在0.4-0.5的風洞。亞聲速風洞氣流馬赫數在0.4-0.7。低速風洞、高速風洞、亞聲速風洞在風洞結構上沒有太大的不同，只是動力功率的大小不同。到了跨聲速階段，氣流的速度隨著動力功率的提升而不再增加，此時，若想繼續增加氣流的速度，需要在試驗段開孔或者順氣流方向開縫。

當繼續需要提高氣流的速度時，單純的提高風扇發動機功率已經不足夠了，需要在風洞進入試驗段之前經過一個拉瓦爾管。拉瓦爾管是一種先收縮後擴張，能夠產生超聲速氣流的管道。1883年，瑞典工程師拉瓦爾首先使用了這種管道.。拉瓦爾管利用的是「超聲速氣流在擴張段加速，在收縮管中減速」的原理。這與我們的常識相悖。這也是超聲速氣流的特性。其實也可以用生活中的例子來很好的闡述。大家到了火車站出站口的時候，人很多，很擠，就如收縮管，速度很慢，過了出站口後，人群速度加快，也就是到了擴張段。

高超聲速風洞是馬赫數大於5的風洞。高超聲速風洞主要有常規高超聲速風洞、低密度風洞、激波風洞、熱衝風洞等。高超聲速風洞與低聲速風洞在結構上還有些區別的。如果需要獲得更高的馬赫數，單純的提高風扇功率很難產生足夠的壓力差，此時可以在下游風洞段設置一個真空容器，上衝下吸，這樣便可以形成巨大的壓差，從而吹出高超聲速的氣流。

C919是我國的第一架大型幹線客機，相對於ARJ21支線客機是一次巨大的進步。在C919的研製過程中，也進行了大量的風洞試驗。通過西工大自主研製的NF-6增壓連續式高速風洞，C919完成了模擬空中飛行環境和飛行狀況的一系列試驗。還通過將現殺活雞作為鳥撞試驗的真鳥，測試了C919飛機在遇到鳥撞問題時的強度、剛度等。

風洞作為空氣動力學最主要的實驗設備之一，關係著航空航天、國防軍事、工業技術裝備，甚至家用汽車的發展與研究。目前中國也已經建立了大量的用於試驗的先進的風洞，走在了世界的前列。

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