5 Fakten zum Windkanal: Was, Arbeiten, Benötigen, Testen von Statistiken

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Windkanäle sind im Grunde genommen riesige Röhren, in die Luft bläst. Der Zweck dieser Tunnel ist es, die Aktionen von Dingen im Flug zu duplizieren. Forscher und Ingenieure nutzen Windkanäle, um den Flug eines Flugzeugs praktisch herauszufinden. Diese Tunnel werden von genutzt  NASA Maßstab zu testen und die Modelle mehrerer Raumfahrzeuge zu untersuchen und Flugzeug. Einige Röhren sind groß genug, um Vollversionen von Flugzeugen und anderen Fahrzeugen aufzunehmen. Die Luft um das Objekt wird vom Windkanal so bewegt, dass es so aussieht, als würde das Objekt fliegen. Es wird ein reales Miniatur-Flugszenario erstellt.

Die Erfindung der Windkanäle

Als die Gebrüder Wright im Dezember 1903 das Flugzeug erfanden, studierten sie Aerodynamik und perfektionierten das Design der Tragflächen ihres Flugzeugs. Sie führten die meisten Tests im Freien mit erheblichem Risiko durch. Gegenwärtig werden solche Tests jedoch in Innenräumen mit reduzierten Risikofaktoren durchgeführt, was alles auf die große Innovation des autodidaktischen britischen Luftfahrtingenieurs zurückzuführen ist Frank Wenham (1824-1908).

Er erfand 1871 den modernen Windkanal. Ursprünglich entwarf Wenham einen Kofferraum mit einem Quadrat von 18 cm und einer Länge von 46 m, um den Luftstrom horizontal zu lenken. Die Luft, die in dieses Rohr strömte, hatte eine Geschwindigkeit von etwa 12 km / h. Heute ist der weltweit größte Windkanal der NASA (im NASA Ames Research Center) über 3.7-mal länger, dh 64 m oder 40 Fuß lang, und die Teststrecke hat eine Gesamtfläche von 100 m × 430 m (1400 Fuß × 24 ft). Dieser Tunnel erzeugt Winde mit einer Geschwindigkeit von 37 km / h. Diese Erfindung von Wenham hat die moderne Aerodynamik revolutioniert.

Francis Herbert Wenham Porträt 1866 1
Frank Wenham Bildquelle: Unbekannter Autor - http://www.ctie.monash.edu.au/hargrave/wenham.html Monash Universität.

Warum brauchen wir einen Windkanal?

Windkanäle helfen beim Entwurf von Flugzeugen / Raumfahrzeugen, die schnell, effizient und wirtschaftlich fliegen können, indem sie dafür sorgen, dass sich die Luft reibungslos an den Flügeln des Flugzeugs und ihren röhrenförmigen Körpern vorbei bewegt. Diese Tunnel helfen beim Studium der Wissenschaft der Aerodynamik. Sobald ein Flugzeug in der Luft ist, ist es nicht leicht zu sehen, wie Luft daran vorbeiströmt. Wenn im Flugzeug ein Konstruktionsfehler vorliegt, kann es die Luft überhaupt nicht lüften oder auf halbem Weg nicht mehr funktionieren. Deshalb muss jedes Flugzeug und Raumfahrzeug am Boden in einem Windkanal getestet / bewertet werden, um jede Form von Katastrophe zu vermeiden.

Wie funktioniert ein Windkanal?

Im Allgemeinen verwenden Windkanäle leistungsstarke Ventilatoren, um große Luftmengen durch die Röhre zu bewegen. Das Testobjekt ist sicher im Tunnel befestigt, so dass es stationär bleibt. Der Tunnel verhält sich wie ein riesiges Rohr, das sich mit einem Ventilator in der Mitte umhüllt. Wenn der Lüfter geschaltet wird, bläst Luft um das Rohr. Dieses Rohr hat eine ungleichmäßige Breite, dh es ist an einigen Stellen schmaler und an anderen breiter. Der schmale Bereich des Rohrs beschleunigt die Luft aufgrund von mehr Druck. Diese hohe Geschwindigkeit ist beim Testen von Flugzeugen erforderlich.

Das Testen von Überschallflugzeugen erfordert eine Geschwindigkeit, die fünfmal so hoch ist wie die eines Hurrikans, und zum Testen eines Space Shuttles ist die erforderliche Geschwindigkeit etwa zehnmal höher.

Was sind Objekte, die in einem Windkanal getestet werden können?

Das Testobjekt kann ein Miniaturmodell eines Fahrzeugs / Raumfahrzeugs oder ein Teil des Raumfahrzeugs sein. In einigen Fällen, wenn der Tunnel groß genug ist, kann das Testobjekt auch ein Flugzeug oder ein Raumschiff in voller Größe sein. Übliche Gegenstände wie Tennisbälle können ebenfalls verwendet werden. Die Luft, die um das stillstehende Objekt strömt, zeigt, was passieren kann, wenn sich das Objekt über den Himmel bewegt.

Die Bewegung der Luft um ein Objekt herum kann auf verschiedene Arten ausgewertet werden. Oft befindet sich Rauch oder Farbstoff in der Luft im Rohr, sodass dessen Bewegung beobachtet werden kann. Manchmal werden Fäden am Objekt befestigt, um die Luftbewegung zu bestimmen. Mit speziellen Instrumenten werden die Kraft der Luft und der Druck auf das Prüfobjekt gemessen/analysiert.

Statistiken testen

Windkanäle werden allgemein als zum Testen / Bewerten neuer Flugzeuge und Raumfähren verwendet, dh Fahrzeuge, die theoretisch in einem statischen Luftstrom fahren. Diese Tunnel können auch auf alternative Weise verwendet werden, beispielsweise indem die Auswirkungen sich schnell bewegender Winde auf Schreibwaren wie Wolkenkratzer, riesige Statuen und Brücken simuliert werden.

Architekten und Ingenieure beobachten und untersuchen die Belastungen, die Hochgeschwindigkeitswinde diesen Strukturen auferlegen, und wie sie sich je nach Ausführung unterscheiden. Es hilft auch bei der Bestimmung, wie Wolkenkratzer die wehenden Winde beeinflussen, und drückt sie auf Bodenniveau.

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