5 γεγονότα σχετικά με την αεροδυναμική σήραγγα: Τι, λειτουργεί, χρειάζεται, στατιστικές δοκιμών

Οι αεροδυναμικές σήραγγες είναι βασικά τεράστιοι σωλήνες με αέρα που φυσάει μέσα. Ο σκοπός αυτών των σηράγγων είναι να επαναλάβουν τις ενέργειες των πραγμάτων κατά την πτήση. Οι ερευνητές και οι μηχανικοί χρησιμοποιούν σήραγγες αέρα για να βρουν πρακτικά την πτήση ενός αεροσκάφους. Αυτές οι σήραγγες χρησιμοποιούνται από  NASA να δοκιμάσει την κλίμακα και να εξετάσει τα μοντέλα διαφόρων διαστημικών σκαφών και αεροσκάφος. Ορισμένοι σωλήνες είναι αρκετά μεγάλοι για να περιλαμβάνουν εκδόσεις αεροσκαφών και άλλων οχημάτων πλήρους μεγέθους. Ο αέρας γύρω από το αντικείμενο κινείται από τη σήραγγα αέρα έτσι ώστε να φαίνεται ότι το αντικείμενο πετά. Δημιουργεί ένα μικροσκοπικό σενάριο πραγματικής πτήσης.

Η εφεύρεση των αιολικών σηράγγων

Όταν οι αδελφοί Ράιτ εφευρέθηκαν το αεροπλάνο τον Δεκέμβριο του 1903. Σπούδασαν αεροδυναμική και τελειοποίησαν το σχεδιασμό των φτερών του αεροπλάνου τους. Πραγματοποίησαν τις περισσότερες δοκιμές τους σε εξωτερικούς χώρους με σημαντικό κίνδυνο. Όμως, σήμερα, τέτοιες δοκιμές διεξάγονται σε εσωτερικούς χώρους με μειωμένους παράγοντες κινδύνου, όλα λόγω της μεγάλης καινοτομίας του αυτοδίδακτου βρετανικού αεροναυτικού μηχανικού Φρανκ Γουέναμ (1824-1908).

Εφευρέθηκε τη σύγχρονη αιολική σήραγγα το 1871. Αρχικά, ο Wenham σχεδίασε έναν κορμό τετραγωνικά 18 ίντσες [46cm] και μήκος 12 πόδια [3.7m], για να κατευθύνει το ρεύμα του αέρα οριζόντια. Ο αέρας που ρέει μέσα σε αυτόν τον σωλήνα είχε ταχύτητα περίπου 64km / h (40mph). Σήμερα, η μεγαλύτερη αιολική σήραγγα στον κόσμο που ανήκει στη NASA (στο Κέντρο Έρευνας της NASA Ames) έχει μήκος πάνω από 100 φορές, δηλαδή μήκους 430m ή 1400ft, και η ενότητα δοκιμών έχει συνολική έκταση 24m × 37m (80ft × 120 ft). Αυτή η σήραγγα δημιουργεί ανέμους με ταχύτητα 185km / h (115mph). Αυτή η εφεύρεση του Wenham έχει φέρει επανάσταση στη σύγχρονη αεροδυναμική.

Πορτρέτο του Francis Herbert Wenham 1866 1
Φρανκ Γουέναμ Πηγή εικόνας: Άγνωστος συγγραφέας - http://www.ctie.monash.edu.au/hargrave/wenham.html Πανεπιστήμιο Monash.

Γιατί χρειαζόμαστε μια σήραγγα αέρα;

Οι αεροδυναμικές σήραγγες βοηθούν στο σχεδιασμό αεροπλάνων / διαστημικών σκαφών που μπορούν να πετάξουν γρήγορα, αποτελεσματικά και οικονομικά κάνοντας τον αέρα να κινείται ομαλά πέρα ​​από τα φτερά του αεροσκάφους και τα σωληνάρια τους. Αυτές οι σήραγγες βοηθούν στη μελέτη της επιστήμης της αεροδυναμικής. Μόλις ένα αεροσκάφος ανεβεί στον αέρα, δεν είναι εύκολο να δούμε πώς αέρας περνάει πέρα ​​από αυτό. Εάν υπάρχει κάποιο είδος σχεδιαστικού ελαττώματος στο αεροσκάφος, δεν θα είναι σε θέση να αεριστεί καθόλου ή να αρχίσει να λειτουργεί εκτός λειτουργίας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κάθε αεροπλάνο και διαστημικό σκάφος πρέπει να δοκιμάζονται / αξιολογούνται στο έδαφος σε μια αιολική σήραγγα για να αποφευχθεί οποιαδήποτε μορφή καταστροφής.

Πώς λειτουργεί μια αιολική σήραγγα;

Γενικά, οι αεροδυναμικές σήραγγες χρησιμοποιούν ισχυρούς ανεμιστήρες για να μετακινούν μεγάλες ποσότητες αέρα μέσω του σωλήνα. Το δοκιμαστικό αντικείμενο στερεώνεται με ασφάλεια στη σήραγγα έτσι ώστε να παραμένει ακίνητο. Η σήραγγα συμπεριφέρεται σαν ένας τεράστιος σωλήνας, ο οποίος τυλίγεται με έναν ανεμιστήρα στο κέντρο. Όταν ο ανεμιστήρας αλλάζει, ο αέρας φυσά γύρω από το σωλήνα. Αυτός ο σωλήνας έχει άνιση πλάτος, δηλαδή, είναι στενότερος σε ορισμένα σημεία και ευρύτερος σε άλλους. Η στενή περιοχή του σωλήνα επιταχύνει τον αέρα λόγω περισσότερης πίεσης. Αυτή η υψηλή ταχύτητα είναι απαραίτητη κατά τη δοκιμή αεροσκαφών.

Ο έλεγχος υπερηχητικών αεροπλάνων απαιτεί ταχύτητα που είναι πέντε φορές μεγαλύτερη από τον τυφώνα, και για τη δοκιμή ενός διαστημικού λεωφορείου, η απαιτούμενη ταχύτητα είναι περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη.

Ποια είναι τα αντικείμενα που μπορούν να δοκιμαστούν σε μια αιολική σήραγγα;

Το αντικείμενο δοκιμής μπορεί να είναι ένα μικροσκοπικό μοντέλο οχήματος / διαστημικού σκάφους ή μέρος του διαστημικού σκάφους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, εάν η σήραγγα είναι αρκετά μεγάλη, τότε το δοκιμαστικό αντικείμενο μπορεί επίσης να είναι αεροσκάφος πλήρους μεγέθους ή διαστημόπλοιο. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν κοινά αντικείμενα όπως μπάλες τένις. Ο αέρας που ρέει γύρω από το ακίνητο αντικείμενο απεικονίζει τι θα μπορούσε να συμβεί εάν το αντικείμενο κινείται πέρα ​​από τον ουρανό.

Η κίνηση του αέρα γύρω από ένα αντικείμενο μπορεί να αξιολογηθεί με διάφορους τρόπους. Συχνά, καπνός ή βαφή υπάρχει στον αέρα μέσα στο σωλήνα, έτσι ώστε να μπορεί να παρατηρηθεί η κίνησή του. Μερικές φορές τα νήματα συνδέονται με το αντικείμενο για να καθορίσουν την κίνηση του αέρα. Χρησιμοποιούνται εξειδικευμένα όργανα για τη μέτρηση/ανάλυση της δύναμης του αέρα και της πίεσης στο αντικείμενο δοκιμής.

Στατιστικές δοκιμών

Οι αιολικές σήραγγες αναγνωρίζονται γενικά ότι χρησιμοποιούνται για τη δοκιμή / αξιολόγηση νέων αεροσκαφών και διαστημικών λεωφορείων, δηλαδή, οχημάτων που ταξιδεύουν θεωρητικά σε μια στατική ροή αέρα. Αυτές οι σήραγγες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν με εναλλακτικό τρόπο, όπως η προσομοίωση της επίδρασης των γρήγορων ανέμων στις δομές χαρτικών, όπως ουρανοξύστες, γιγαντιαία αγάλματα και γέφυρες.

Οι αρχιτέκτονες και οι μηχανικοί παρατηρούν και εξετάζουν τα φορτία που επιβάλλουν οι άνεμοι υψηλής ταχύτητας σε αυτές τις κατασκευές και πώς διαφέρει με διαφορετικά σχέδια. Βοηθά επίσης στον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο οι ουρανοξύστες επηρεάζουν τους άνεμους που φυσούν και τον ωθούν προς τα κάτω.

Για να μάθετε περισσότερα για την επιστήμη κάντε κλικ εδώ

Διαβάστε επίσης: