Противопоказания аэротруба: отзывы, подготовка к посещению, советы и рекомендации

Вопрос-Ответ

Есть ли парковка?

Да, рядом с нашим комплексом есть бесплатная парковка.

Общение во время полета

Как и во время прыжков с парашютом, в аэротрубе поток воздуха заглушает голос. Общение происходит исключительно жестами. Специально для вас мы засняли на видео популярные жесты, которые используются в аэротрубе инструктором во время полета.

Что происходит в трубе?

В трубе из бронированного стекла, полётная зона которого составляет 11 метров, а диаметр 3 метра, вас будет поднимать воздушный поток, скорость которого при полёте профессионалов достигает 288 км/час. Для новичков скорость полёта гораздо ниже, регулирует её оператор по сигналу инструктора.

Что будет после полёта?

По завершении полёта инструктор поможет вам выйти из аэротрубы и снять шлем, вы обсудите полёт и дальше можно идти переодеваться. Если после пережитых эмоций вы проголодались, можете перекусить в нашем уютном кафе, где обсудите со своими друзьями ваши впечатления от полёта.

Нужно ли приехать заранее?

Перед полётом вам будет необходимо пройти ряд предполётных процедур: заполнить анкету, которую можно скачать на нашем сайте, переодеться и пройти инструктаж. Поэтому мы рекомендуем прибыть в аэродинамический комплекс за 40 минут до назначенного времени. Для переодевания в нашем здании подготовлены комфортные индивидуальные раздевалки, а также камеры хранения с индивидуальными ключами, где вы можете оставить свои вещи на время полета. Фото-экскурсия по комплексу.

Как проходит инструктаж?

Он проходит в зоне нашего кафе, непосредственно перед аэротрубой, и начинается со знакомства с инструктором. Далее тренер объяснит вам правила поведения во время полета, нарисует правильное положение вашего тела в потоке и объяснит, почему оно должно быть таким. Вы попробуете принять это положение, не заходя в аэротрубу. Кроме того, инструктор расскажет об условных знаках, которыми вы будете общаться.

Чего нельзя делать перед полётом?

Полёт в аэродинамической трубе требует определённых физических усилий (хотя вы вряд ли это заметите сразу), поэтому, как и перед любой тренировкой, мы не рекомендуем летать на полный желудок. После полёта вы сможете перекусить в нашем кафе, наслаждаясь видом на парковую зону Сокольников или же наблюдая за полётами в аэротрубе.

Могут ли летать дети?

Могут ли летать люди с ДЦП?

Да, могут. Нарушения опорно-двигательного аппарата и церебральный паралич не являются ограничениями к полету. Напротив, в потоке воздуха особенные гости чувствуют себя абсолютно наравне с другими людьми, так как в полете опорно-двигательный аппарат работает совершенно по иным законам, нежели при ходьбе.

Сколько человек могут летать в аэротрубе?

В целях безопасности, если вы летаете первый раз, то находиться в полетной зоне аэротрубы можно только с инструктором. В предполетную зону разрешено заходить компанией, но летать по одному человеку в порядке очереди, чтобы инструктор мог полностью контролировать. Полет в аэротрубе на двоих возможен, если у вас накоплен достаточный опыт. Спортсмены у нас летают трое и даже четверо человек.

Холодно ли в аэротрубе зимой?

В любую, и это прекрасно! В нашей аэротрубе можно летать круглый год, вне зависимости от погодных условий. В предполетной зоне и в тренажере всегда поддерживается комфортная температура.

Сколько минут забронировать новичку?

Ограничений не существует, все зависит от вашего желания. Новичкам мы рекомендуем полётное время от 6 минут, которое разбивается на сеты по 2 или 3 минут. За время полёта под руководством инструктора вы научитесь чувствовать поток и держать равновесие в нём, отрабатываете простейшие элементы. А в конце вас ждёт taxi fly – улётное приключение с виражами, парением и взмыванием ввысь под управлением инструктора.

Что влияет на стоимость полета?

На цену влияют несколько факторов: время полета, возраст (для детей от 4 до 14 лет действуют специальные тарифы), количество участников полета и день недели (будни/выходной). Чем больше вы покупаете минут — тем выгоднее. Поэтому приходите летать компанией! Стоимость полета в аэротрубе.

Можно ли у вас организовать праздник?

Как стать спортсменом?

Чтобы перейти на спортивные тарифы, нужно отлетать не менее 30 минут в аэротрубе под контролем инструктора. Затем согласовать с инструктором программу обучения полетам!

Чему можно научиться за первый полет?

За первые 2-4 минуты можно научиться самостоятельно держаться в потоке воздуха. 6-10 минут полета позволят научиться выполнять повороты, двигаться вперед-назад, вверх-вниз.

Какой график работы аэротрубы?

Наш комплекс работает каждый день с 10:00 до 00:00

Есть ли у вас скидки?

Для всех именинников за 3 дня до и 3 дня после Дня рождения мы дарим минуты в подарок. При покупке от 6 минут + 2 минуты, от 10 минут + 3 минуты. А также регулярно проводим акции, которые размещаем на сайте и социальных сетях.

Можно ли взять на полет друзей?

Даже нужно. Вам понравится летать, а вашим родным тоже будет интересно. У нас комфортная зона, где за вами будут наблюдать. Вы также сможете сделать совместное фото на память.

Ограничения по количеству человек?

Ограничений по количеству человек на посещение нет. Мы поможем организовать комфортное пребывание больших компаний в аэродинамическом комплексе!

Нужна ли специальная подготовка?

Нет, особой подготовки к первому полёту в аэротрубе не требуется. Летать могут все, кому уже исполнилось 4 года. Верхняя возрастная граница определяется желанием человека летать. Если вам 80 лет, но вы чувствуете в себе силы и уверены, что полёты — это для вас, приходите!

Можно ли делать фото, видео?

Даже нужно, чтобы сохранить удивительные ощущения и впечатления от полета как можно дольше! Стенки аэротрубы сделаны из специального бронированного стекла, они абсолютно прозрачные, чтобы позволяет нашим гостям не только наслаждаться полетом гостей, находясь за столиком в кафе, но и делать фото и видео-записи. Так же можно воспользоваться услугами профессионального фотографа и заказать фото и сувениры на память.

Возможна ли оплата онлайн или картой?

Да, оплата онлайн возможна на сайте. Вы так же можете оплатить полет банковской картой на месте.

Как купить подарочный сертификат?

Можете совершить покупку на сайте или произвести оплату в аэродинамическом комплексе.

Можно ли делать фото, видео?

Стенки аэротрубы сделаны из специального бронированного стекла и абсолютно прозрачные, что позволяет делать фото и видео-записи. При желании вы сможете воспользоваться услугами нашего профессионального фотографа.

Сколько минут взять для первого раза?

Оптимальное время полета в аэротрубе для новичка – 6-8 минут. Это время делится не несколько заходов.

Сколько времени все займет?

30 минут уйдет на подготовку — оформление, переодевание в комбинезон и вводный инструктаж. Остальное – время вашего полета, фотографирование и инструктаж.

Что значит 6 минут (до 3х человек)?

Это значит, что 6 минут можно поделить между группой до 3-х человек, то есть по 2 минуты на каждого.

Что входит в стоимость полета?

В программу полета включен инструктаж и необходимая для полета экипировка (шлем, комбинезон, беруши).

А это не опасно?

Абсолютно безопасно. Опытные инструкторы и подробный инструктаж сделают полет простым и увлекательным.

Есть ли у вас скидки?

Как добраться до комплекса?

Мы находимся на территории парка Сокольники по адресу Богородское шоссе, 18, стр.2. До нас также можно доехать от ближайшей станции метро Сокольники на трамвае 4п или 25 (до остановки Большая Ширяевская улица). Посмотреть на карте адрес аэротрубы.

Ограничения для полетов в аэротрубе?

Ограничения есть, как и при занятии любым видом спорта. Не рекомендуются полёты беременным, людям с серьёзными кардиологическими заболеваниями и тем, кто недавно перенёс вывихи или переломы. Не допускаются к полету люди в состоянии алкогольного и наркотического опьянения.

Что необходимо взять с собой?

Не забудьте взять с собой документ, удостоверяющий личность (паспорт или водительское удостоверение). Конечно же, можно и нужно брать с собой друзей или родственников, с которыми вы сможете поделиться своими впечатлениями.

Как одеваться?

Наденьте или возьмите с собой удобную спортивную одежду, не стесняющую движения (футболку, легкие брюки или лосины). Инструктор подберёт вам шлем, подходящий комбинезон и, если вы не взяли, кроссовки. А также выдаст комплект беруш и расскажет, как ими пользоваться. О гигиене можете не беспокоиться – для обуви и шлема предусмотрены бахилы и одноразовые шапочки. Подробнее о подготовке к полету.

Полетели?

Незабываемые впечатления и эмоции от полета в
аэротрубе диаметром 3м и высотой 11м

Аэротруба с качественным воздушным потоком

Низкий уровень шума в аэротрубе

Диаметр полетной зоны 3 м. и высота 11 м.

Удобное местоположение

Лучшие инструкторы

Можно летать в любую погоду

Контакты

Адрес:

Москва, Богородское шоссе, владение 18, строение 9

Телефон:

+7 (495) 088-16-91

Режим работы:

с 10:00 до 24:00, без выходных

загрузка карты…

Аэротруба Butterfly в Санкт-Петербурге – активное развлечение

г. Санкт-Петербург, ЗЕЛЕНОГОРСК, Приморское ш., д. 536

КАК К НАМ ДОБРАТЬСЯ

НА АВТОМОБИЛЕ:

Если Вы пользуетесь Яндекс.Навигатором, то просто введите в поиске «Аэротруба Butterfly».

Если Вы едете с юга или центра города — рекомендуем воспользоваться Западным Скоростным Диаметром, тогда дорога до аэротрубы займет у Вас в несколько раз меньше времени. Например, от центра города до Зеленогорска — около 40 минут.

По Приморскому шоссе

После въезда в Зеленогорск доезжаем до флагов отеля «Терийоки» (по левую руку) и около них сразу поворачиваем налево на Пляжевую улицу. Первые открытые ворота в парк- наша парковка.

По Зеленогорскому шоссе

После въезда в Зеленогорск доезжаем до первого светофора, поворачиваем налево на пр.Ленина. Доезжаем до Приморского шоссе и поворачиваем налево (около главного входа в Зеленогорский Парк). Едем вдоль забора Зеленогорского Парка 250 метров и около Казанской церкви поворачиваем направо под арку «Парк-Отель».

МАРШРУТЫ ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА:

От Санкт-Петербурга:

а) Электропоезда от Финляндского вокзала и от ж/д станции Удельная до станции Зеленогорск (около 1 часа 20 минут)

б) Маршрутное такси: (время в пути 60 минут)

№ 400 от ст. метро «Площадь Ленина»

№ 305 от ст. метро «Старая Деревня»

№ 680 от ст. метро «Проспект Просвещение»

№ 827 от ст. метро «Проспект Просвещение» (остановка автобуса в ТЦ «Мега»)

От Зеленогорска:

а) Маршрутное такси: № 305 от вокзала до остановки «ЗПКиО» (около 5 минут)

б) Автобусы: № 213, 319, 420 от вокзала до остановки «ЗПКиО» (около 10 минут)

Компоненты весов в аэродинамической трубе: проектирование и калибровка

Лучший способ понять строгие требования, предъявляемые к весам в аэродинамической трубе, — это изучить следующий пример, где оцениваются приблизительные числа, участвующие в проблеме.

В испытательной секции низкоскоростной аэродинамической трубы 2,0×2,0 м с испытательной скоростью около 50 м / с с использованием модели среднескоростного самолета в крейсерских условиях подъемная сила будет примерно 150 Н, а сопротивление будет варьироваться от 10 до 12 Н для условий высокой аэродинамической эффективности.Для этого типа авиамоделей точность коэффициента сопротивления должна быть более 0,5 отсчета сопротивления, что означает, что точность баланса в направлении сопротивления должна быть выше 0,015 Н.

Для случая Измерения статических нагрузок, когда есть только один компонент, точность может быть или не быть очень жестким требованием. Но в случае с аэродинамическими трубами, где мы намереваемся одновременно измерять до 6 компонентов, сил и импульсов, на модели под действием аэродинамических нагрузок, с некоторыми нестационарными членами из-за вибраций; Среди прочего, можно ожидать следующих проблем:

Во время настройки новых саморазработанных весов все эти моменты были тщательно изучены, и приобретенный опыт является основой для этого параграфа.

4.1. Инерционные нагрузки на весы

При тестировании аэродинамической модели в аэродинамической трубе измеряемые силы и импульсы поступают из разных источников. Самыми важными из них являются аэродинамические силы и моменты, но можно ожидать и других нежелательных нагрузок. Несмотря на то, что противовесы в аэродинамической трубе обязательно должны быть очень жесткими из-за опоры модели и других элементов, трудно избежать колебательных движений модели из-за аэродинамических нагрузок.Эти вибрации вызывают силы инерции и импульсы на весах и могут отрицательно повлиять на достоверность и / или точность измерений. Также следует ожидать некоторого внутреннего шума системы сбора данных. Силы инерции и электронный шум нежелательны, их следует измерять вместе с аэродинамическими нагрузками; поскольку они не присутствуют в модели свободного полета, изучение и оценка их влияния на преследуемые результаты очень важны.

Инерционные нагрузки, возникающие при испытаниях в аэродинамической трубе, будут сильно зависеть от испытательной установки и ее компонентов, поэтому необходимо провести конкретное исследование каждой конфигурации.Тем не менее, процедура, критический анализ измерений и диапазон влияния этих нежелательных нагрузок одинаковы для всех конфигураций испытаний в аэродинамической трубе, поэтому результаты, представленные в этих параграфах, будут представлять большой интерес для инженеров, проводящих испытания в аэродинамической трубе.

Мы можем начать делать некоторые приблизительные вычисления, чтобы показать истинную величину инерционных нагрузок. Если мы рассмотрим амплитуду порядка 0,5 миллиметра и частоту колебаний в направлении потока (сопротивления) около 5 Гц, которые являются очень репрезентативными истинными значениями, колебания модели вызывают ускорения в диапазоне 0,49 м / с ² .Если масса модели составляет, то есть 50 кг, возникающие силы инерции будут порядка 24 Н, что по порядку величины соответствует величине сопротивления, которое должно быть измерено. Это причина того, почему эти инерционные нагрузки должны быть тщательно изучены, чтобы определить их величину, форму и связь с аэродинамическими нагрузками.

Первая точка, которую необходимо определить, — это частота дискретизации электронного сигнала, которая необходима для точного определения составляющих инерции и, таким образом, определения истинного аэродинамического сигнала.Наложение спектров — эффект, который приводит к тому, что различные дискретизированные сигналы становятся неразличимыми, — в нескольких публикациях используется в качестве эталона для выбора частоты дискретизации. Теорема выборки, часто называемая теоремой выборки Найквиста, утверждает, что непрерывный сигнал может быть правильно выбран, если выполняется следующее выражение (Smith, 1997):

\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t Частота дискретизации \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t 2 \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t * \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t Широкий диапазон \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ tE1

Следуя этому правилу, если у нас есть частотный сигнал около 5 Гц, можно сказать, что для наших целей достаточно частоты дискретизации более 10 Гц.Как мы покажем, в нашем случае этого недостаточно по нескольким причинам: исследование частоты сигнала не будет точным, а частота дискретизации будет влиять на результаты измерения. Частота дискретизации должна быть достаточно высокой, чтобы получить точные результаты и избежать предыдущих проблем. В настоящее время частота дискретизации систем балансировки в аэродинамической трубе намного выше, чем максимальная ожидаемая частота сигнала, индуцированного на балансе аэродинамическими силами и силами инерции, таким образом, упомянутые проблемы преодолеваются, как и эффект наложения спектров.Кроме того, с современными компьютерными возможностями управление большим объемом данных больше не является проблемой. Высокая частота дискретизации также дает преимущества в уменьшении случайного шума, возникающего в системе сбора данных (DAQ).

При использовании низких частот дискретизации важно обеспечить, чтобы дискретизированный сигнал содержал полные циклы, чтобы никакие частичные циклы не включались в расчет среднего значения сигнала и стандартного отклонения. Значения, полученные при включении, например, полуволны, могут вызвать значительные отклонения относительно правильных результатов.Однако этот эффект заметен только при низкой частоте саженцев и исчезает при использовании высокой частоты дискретизации.

Чтобы гарантировать, что шум измеряемого сигнала достаточно низкий для нашей цели, отношение сигнал / шум (SNR) должно быть выше 3, условие, которое гарантирует, что каждый сигнал узнаваем. Хотя это мягкое требование к доступному в настоящее время оборудованию, всегда присутствует шумовой сигнал, который не является желательным случайным сигналом. Один простой и эффективный метод, который можно применить для подавления шумового сигнала, — это усреднение по времени.Этот метод, представленный в нескольких публикациях (Lohninger, H., 2010), заключается в многократной регистрации и суммировании сигнала, действие, которое применяется к стабильному сигналу, устраняет шумовой сигнал (наши аэродинамические нагрузки и инерционные нагрузки должны быть стабильными. за сотни циклов после того, как система перейдет в устойчивое состояние). Высокая частота дискретизации положительно влияет на этот метод шумоподавления.

Перед началом аэродинамических испытаний были проведены некоторые механические испытания для определения основной частоты всей системы, баланс плюс модель.Были вызваны два свободных колебательных движения: в направлении потока и в колебаниях по рысканью. В обоих условиях измеряли реакции на весах. Анализ сигналов показал, что основная частота такого движения без принуждения составляла примерно 5,2 Гц. В принципе, это основная частота, которую следует учитывать в следующем анализе, и будет показано, что эта основная частота не изменяется из-за вынужденных колебаний из-за аэродинамических нагрузок.

При определении минимальной частоты дискретизации, обеспечивающей точные результаты, необходимо учитывать несколько соображений.Наиболее важными из них являются, как уже было сказано, точность результатов и определение основной частоты инерции. Первые измерения, хотя частота основных сил инерции уже известна, должны выполняться с высокой частотой дискретизации, как минимум на 2 порядка величины выше ожидаемой частоты вибрации (для полного анализа рекомендуется даже 3 порядка величины. ). Как объяснено ниже в этом тексте, это позволит провести надлежащее исследование частотной области, поскольку частотные компоненты не теряются из-за низкой частоты дискретизации.В центре внимания точность результатов. Частота дискретизации оказывает важное влияние на среднее значение измеренного сигнала, которое в конце процесса является аэродинамической нагрузкой, которую мы хотим измерить. В следующем примере ясно показано влияние частоты дискретизации. На рисунке 6 показано среднее значение реального сигнала в аэродинамической трубе, рассчитываемое каждую секунду для общей длительности сигнала 20 секунд (синяя линия). Сигнал одинаковый для всех графиков, разница только в частоте дискретизации от 2.От 500 Гц, что примерно на 3 порядка выше механической основной частоты, до 10 Гц, что вдвое больше основной частоты. Линейная регрессия этих средних значений также показана на всех рисунках. Последний график представляет собой представление всего среднего значения сигнала за полные 20 секунд в зависимости от частоты дискретизации.

Как показано на рисунке 6, для низких частот дискретизации, 10 Гц и 20 Гц, которые имеют тот же порядок величины, что и частота дискретизации Найквиста для этого сигнала, точность и надежность среднее значение плохое.Линейная регрессия и среднее значение имеют важные отклонения. Однако частота дискретизации 100 Гц дает хорошие результаты, хотя эта частота, как показано на графике среднего значения усредненной силы, находится на пределе. Для более высоких частот дискретизации, таких как 500 Гц и 2500 Гц, точность среднего значения силы очень хорошая.

Рис. 6.

Графики среднего значения силы сигнала, рассчитываемого каждую секунду. Пять графиков для разных частот дискретизации сигнала: 2.500, 500, 100, 20 и 10 Гц. График зависимости среднего значения всей усредненной силы от частоты дискретизации.

Тогда можно указать, что минимальная частота дискретизации для получения точных результатов должна быть как минимум на 2 порядка выше частоты дискретизации Найквиста. Даже если использованная частота дискретизации была очень высокой, всегда рекомендуется выполнять это исследование, чтобы понять все происходящие явления.

После проведения соответствующих измерений можно изучить свойства сигнала. Интересно знать частотные составляющие сигнала (например, частоту сил инерции), но их идентификация путем представления во временной области обычно является сложной задачей.Более глубокое изучение измеренных сигналов с помощью преобразования Фурье позволяет получить частотные составляющие сигнала. Одним из быстрых подходов к этому исследованию преобразования Фурье является выполнение дискретного преобразования Фурье, которое идентично выборкам преобразования Фурье на равноотстоящих частотах, с использованием метода быстрого преобразования Фурье (БПФ) (Oppenheim & Schafer, 1989). В частотной области легко идентифицировать каждый из различных источников сигнала. Чтобы четко показать влияние каждого источника измерений, ниже будут представлены реальные измерения.Они были взяты в аэродинамической трубе ИТЭР, которая оснащена весами собственного производства, которые представляют собой точный баланс 6 механически развязанных компонентов в аэродинамической трубе.

Низкоскоростная аэродинамическая труба ИТЭР (ITER-LSWT) имеет испытательную секцию 2,0×2,0 м и длиной 3,0 м. В текущей конфигурации, включающей устройства для уменьшения турбулентности, максимально допустимая скорость составляет 50 м / с, при уровне турбулентности ниже 0,5%. Модель, использованная для испытаний, представляет собой часть крыла, которая все еще находится в стадии проектирования, для использования в самолетах с солнечной батареей, с шнуром 667 мм и 1.Размах 990 мм.

Очень важно взглянуть на частотный спектр сигналов с критической точки зрения. Недостаточно определить основную частоту, а только амплитудный спектр частот и их важность по сравнению с постоянным сигналом (частотный сигнал ~ 0 Гц), который представляет собой аэродинамическую силу, действующую на модель. Это ясно показано на рисунке 7, где сигнал нанесен как во временном, так и в частотном спектрах.

Основная частота сигнала сил инерции немного выше 5,0 Гц, такая же, как для механической свободной вибрации, а его значение амплитуды по сравнению с полной амплитудой сигнала составляет около 75%.

Большинство весов получают значения сил и импульсов из комбинации нескольких измерений весоизмерительных датчиков. Тогда можно подумать, что исследования результирующей нагрузки может быть достаточно для определения инерционное поведение системы, но это не так. Перед изучением комбинации каналов измерения важно изучить частотные характеристики каждого сигнала измерительного канала. На рисунке 8 показан результирующий сигнал двух ячеек, которые измеряют компонент сопротивления в балансе ITER-LSWT.В этом случае, хотя есть выбор частоты для того же значения, что и для отдельного анализа, следует указать, что основное движение по инерции происходит примерно на 10 Гц.

Ясно видно, что в комбинированном сигнале, хотя небольшой пик появляется на 5,0 Гц, основная частота колебаний составляет 10 Гц. Однако на рисунках 9 и 10 показаны 2 измеренных сигнала, комбинация которых приводит к предыдущему сигналу силы сопротивления.

Это происходит из-за нескольких совпадений: модель симметрична, оба датчика веса расположены на одинаковом расстоянии вдоль симметричной модели, а ось инерционной вибрации, вызванная на модели аэродинамическим потоком, перпендикулярна плоскость датчиков веса.Таким образом, когда сигналы обоих каналов суммируются, компоненты инерции аннулируются. Это очень хороший пример, чтобы подчеркнуть необходимость независимого изучения сигнальных каналов до расчета сил и импульсов, хотя в крайнем случае, с другой моделью или в другой конфигурации аэродинамической трубы такое поведение не могло произойти.

Рис. 7.

Представление измеренного сигнала в напряжении с частотой дискретизации 2,500 Гц для аэродинамической модели в ITER-LSWT при скорости ветра 20 м / с и при угле крепления 8º.График сигнала во временной области в течение 20 секунд. Графики сигнала в частотной области с различными масштабами амплитуды, с составляющей сигнала 0 Гц и без нее.

Рис. 8.

Представление результирующего сигнала силы, комбинации двух ячеек сопротивления, при частоте дискретизации 2.500 Гц аэродинамической модели, представленной в ITER-LSWT, при ветре скорость 40 м / с и угол прикрепления 8º. График сигнала во временной области в течение 20 секунд. Графики сигнала в частотной области с компонентом сигнала 0 Гц и без него.

Рис. 9.

Представление сигнала канала 1 с частотой дискретизации 2,500 Гц аэродинамической модели, представленной в ITER-LSWT, при скорости ветра 40 м / с и при угол крепления 8º. График сигнала во временной области в течение 20 секунд. Графики сигнала в частотной области с компонентом сигнала 0 Гц и без него.

Рисунок 10.

Представление сигнала канала 2 с частотой дискретизации 2,500 Гц аэродинамической модели, представленной в ITER-LSWT, при скорости ветра 40 м / с и при угол крепления 8º.График сигнала во временной области в течение 20 секунд. Графики сигнала в частотной области с компонентом сигнала 0 Гц и без него.

Из-за особых характеристик аэродинамических моделей влияние в измерениях сопротивления гораздо более важно, чем в других силах и количествах, таких как измерения подъемной силы, поэтому настоятельно рекомендуется сосредоточить внимание на тех каналах, которые связаны с мерами силы сопротивления.

4.2. Помехи опоры модели

Внешние противовесы используются в качестве фиксирующего элемента аэродинамических труб, однако тестовые модели являются взаимозаменяемыми элементами.Система поддержки модели — это механическое звено между балансом и моделью. Есть несколько типов и размеров опор, но все они могут мешать аэродинамическим измерениям. Можно выделить два источника помех:

1. Аэродинамические силы, действующие на систему поддержки модели.

2. Аэродинамическая интерференция между системой поддержки модели и самой моделью.

Возникновение и влияние каждого из помех зависят от формы, размера и расположения по отношению к модели, но почти во всех случаях, в основном в авиационных целях, модель Система поддержки — еще один источник проблем для точного измерения сопротивления.

Прямая фиксация модели на весах может быть лучшим вариантом, чтобы избежать помех, но это решение будет работать в немногих и очень конкретных случаях, таких как полукрылья или полумодель. самолет. Во всех других случаях, представляющих интерес, например, при испытаниях крыльев, гондол, целых самолетов… невозможно избежать наличия более или менее сложной опоры; поскольку модель должна быть размещена примерно посередине испытательной камеры, а аэродинамические силы должны передаваться на весы.Более того, очень часто для авиационных испытаний, как минимум, угол атаки модели должен быть переменным, что усложняет опору и, следовательно, создает больше помех.

За исключением некоторых случаев, система поддержки неизбежна. Количественная оценка влияния и методы вычитания помех являются ключевыми моментами для повышения точности измерений. Если используется очень жесткая опора, ее сопротивление и влияние на модель могут быть очень важными, еще раз в порядке значений, которые должны быть измерены для условий крейсерского полета.С другой стороны, размер опорных обтекателей будет меньше, если мы просто обтачиваем опоры, но в этом случае сопротивление опор также становится очень важным.

Есть несколько методов вычитания вклада опоры в измерения балансовых сил и импульсов. Здесь представлены три метода с совершенно другой концепцией:

Как работает аэродинамическая труба?

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 30 мая 2020 г.

Предположим, вы только что сконструировали гигантского нового пассажира. самолет и теперь вы хотите проверить это по-настоящему. Вы могли бы потратить миллионы долларов, построив его из блестящего титана металла и прокатитесь на нем по взлетно-посадочной полосе, чтобы увидеть, действительно ли он летает — но что если вы ошиблись в расчетах? Что, если ваш самолет взлетит двадцать секунд, затем внезапно падает, как камень, и приземляется на город забиты 5 миллионами человек? Это не лучший способ тестирования что-то настолько опасное.Вот почему конструкторы самолетов пробуют сначала на земле, используя масштабные модели в аэродинамических трубах. Давайте принимать посмотрим, как они работают!

Фото: Лопасти вентилятора внутри одна из гигантских аэродинамических труб в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли. Обратите внимание на человека внутри! Фото любезно предоставлено НАСА в свободном доступе.

Зачем нужны аэродинамические трубы?

Фото: Основная идея: закрепить самолет на земле и продуть воздух мимо него. Фотография самолета F-86, установленного в полномасштабной аэродинамической трубе размером 40 x 80 футов в авиационной лаборатории NACA Ames, Moffett Field, Калифорния, сделанная в 1954 году.Обратите внимание на инженера, стоящего под самолетом. Любезно предоставлено НАСА на Общинном собрании.

Разработка самолетов, которые будут летать быстро, эффективно и экономически все о том, чтобы обеспечить плавный поток воздуха над крыльями и мимо их трубчатых тел. Это называется наукой о аэродинамика. Когда самолет поднимается в воздух, нет простого способа увидеть как воздух движется мимо него (хотя у опытного летчика-испытателя будет хорошая идея, что может вызвать проблемы). Если есть крупный дизайн дефект, самолет вообще не поднимется в воздух.Вот почему каждый современный космический корабль и самолет сначала испытано на земле в аэродинамической трубе: здание в виде трубы через который воздух обрушивается с очень высокой скоростью.

Основная идея аэродинамической трубы проста: если вы не можете сдвинуть самолет в воздухе, почему бы вместо этого не пропустить воздух мимо самолета? С научной точки зрения это точно так же. Если самолет тащит (вызывает сопротивление воздуха), когда он летит по небу, воздух будет перетащите точно так же, когда вы стреляете мимо неподвижной модели самолета на земле.

Тебе ничто не мешает построить супергигантскую аэродинамическую трубу и испытания модели вашего самолета в натуральную величину — и действительно, американский у космического агентства НАСА есть такие аэродинамические трубы. Но большая часть время гораздо дешевле использовать небольшую модель самолета в намного меньше аэродинамической трубы.

Как работает аэродинамическая труба?

Фото: Аэродинамическая труба похожа на гигантскую трубу. Обратите внимание на широкие внешние секции и гораздо более узкие внутренние секции, где туннель производит высокоскоростной воздух в центральной испытательной лаборатории.Фотография 16-футовой высокоскоростной аэродинамической трубы в Аэронавигационной лаборатории НАСА Эймс, Моффетт Филд, Калифорния, сделанная в 1948 году. Любезно предоставлено НАСА на Общинном собрании.

Аэродинамическая труба немного похожа на огромную трубу, которая огибает себя по кругу с вентилятором в середина. Включите вентилятор, и воздух будет обдувать трубу. Добавьте небольшую дверь, чтобы вы могли войти, и тестовую комнату посередине и, эй Престо, у вас есть аэродинамическая труба. На практике это немного больше сложнее, чем это.Вместо того, чтобы иметь однородную форму на всем пути круглая, труба в одних местах шире, в других — намного уже. Там, где труба узкая, воздух должен ускоряться, чтобы пройти. В чем уже труба, тем быстрее она должна идти. Он работает так же, как велосипедный насос, где воздух ускоряется, когда вы выталкиваете его через узкое сопло, и как ветреная долина где ветер дует намного сильнее, сосредоточенный холмами по обе стороны.

Наличие аэродинамической трубы с узкими секциями — простой способ построить больше скорости — а скорость — это то, чего нам нужно много.Чтобы проверить сверхзвуковой самолет, вам нужна скорость ветра примерно в пять раз быстрее, чем ураган. А для тестирования чего-то вроде космического шаттла нужно подуть ветер. еще в десять раз быстрее. Ветерок!

Ключевые части типичной аэродинамической трубы

Изображение: вид сверху на типичную аэродинамическую трубу.

Суньте голову в аэродинамическую трубу и, если ваши уши не оторвутся, вы найдете что-то вроде этого:

1. Приводные двигатели: это гигантские электродвигатели, вращающие вентилятор.
2. Компрессор: вентилятор (или вентиляторы), вырабатывающий высокоскоростной ветер.
3. Сверхзвуковая высокоскоростная испытательная секция: Здесь находится модель самолета.
4. Лопатки: это аэродинамические поверхности, расположенные по углам, чтобы поворачивать воздух на 90 градусов без потери энергии.
5. Акустический глушитель: в аэродинамических трубах шумно! Глушители помогают снизить шум и более точно имитировать реалистичный воздушный поток.
6. Лопатки
7. Дозвуковая, низкоскоростная испытательная секция: с другой стороны есть испытательная камера меньшего размера, где воздух движется немного медленнее.
8. Входные двери: Ученые должны как-то проникнуть внутрь!
9. Осушитель воздуха: Эта секция удаляет влагу из воздушного потока.

Измерение расхода воздуха

Фото: Хотите провести небольшое испытание в аэродинамической трубе, но не можете позволить себе миллионы вам нужно потратиться на все это модное оборудование? Нет проблем: для этого есть приложение! Найдите «аэродинамическую трубу» в своем любимый магазин приложений, и вы найдете немало симуляторов, в которые можно поиграть на своем смартфоне или планшете.Это снимок экрана, который я сделал с помощью бесплатного приложения Wind Tunnel Lite от Algorizk, которое позволяет вам протестировать несколько основных форм (например, автомобили и крылья) при разной скорости ветра. Также есть профессиональная версия, которая позволяет вам контролировать гораздо больше вещей (тягу винта, вязкость жидкости, трение и скорость ветра). Учителей стоит поискать!

Воздух невидим, так как же узнать, летит ли самолет? ну или плохо внутри туннеля? Есть три основных способа. Ты можешь использовать дымовой пистолет, чтобы окрасить воздушный поток в белый цвет, а затем посмотреть, как дым смещается и закручивается при прохождении самолета.Вы можете взять то, что называется Фотография Шлирена, на которой изменяются скорость воздуха и давление появляется, чтобы вы могли их видеть. Или вы можете использовать анемометры (приборы для измерения скорости воздуха) для измерения скорости ветра разные точки вокруг плоскости. Вооружившись вашими измерениями и множество сложных аэродинамических формул, вы можете выяснить, насколько хорошо или плох ваш самолет и действительно ли он будет держаться в небе.

Когда вы будете довольны, вы можете построить себе прототип (тестовую модель) и попробуйте по-настоящему — или убедите кого-нибудь еще попробовать это для вас.Летчики-испытатели зарабатывают огромные деньги из-за рисков, которые они взять. Но они намного счастливее, приковывая себя к своим сиденья, зная, что все, что они собираются попробовать, уже проверено в аэродинамической трубе!

Проверка статики

Хотя аэродинамические трубы наиболее известны испытанием новых самолетов и космических ракет — транспортных средств, которые через (теоретически) статический воздушный поток — их также можно использовать в обратном направлении: для моделирования того, как быстро движущиеся ветры влияют на статических конструкций, таких как высотные здания и мосты.Архитекторам и инженерам-строителям необходимо учитывать не только нагрузки, которые сильный ветер накладывает на их конструкции (буквально, могут ли здания сдуваться), но и то, как такие вещи, как небоскребы, улавливают ветер и отбрасывают его на уровень земли, создавая «нисходящие сквозняки» и потенциально опасные вихри, которые могут дуть люди с ног. Подобные проблемы легко изучить и исправить с помощью реалистичных моделей в аэродинамических трубах.

Кто изобрел аэродинамическую трубу?

Фото: проект НАСА 1948 года для сверхзвуковой аэродинамической трубы.Любезно предоставлено Исследовательским центром Эймса НАСА.

Большинство людей согласятся, что братья Райт проделали хитрый трюк, когда первый полет с двигателем в декабре 1903 года. Уловка! Они потратили годы на изучение аэродинамики и усовершенствовали конструкцию своих крыльев, которые они назвали «самолетами». Пока Райты сделали большинство испытаний на открытом воздухе, современные самолеты с большей вероятностью будут испытываться в помещении — благодаря проницательность британского авиационного инженера-самоучки Фрэнка Уэнама (1824–1908), который изобрел аэродинамическую трубу в 1871 году.В отличие от огромных современных туннелей, оригинал Уэнама имел (как он сам выразился) «ствол 12 футов [3,7 м] в длину и 18 дюймов [46 см] в квадрате, чтобы направлять течение горизонтально и параллельно», и воздух, который свистел вокруг он двигался не быстрее 64 км / ч (40 миль в час). Сравните это с самой большой в мире современной аэродинамической трубой в Исследовательском центре НАСА Эймса, которая более чем в 100 раз длиннее (430 м или 1400 футов в длину), имеет испытательную секцию с общей площадью 24 м × 37 м (80 футов × 120 футов) и производит ветер. до 185 км / ч (115 миль / ч).Подобные современные аэродинамические трубы в огромном долгу перед забытыми пионерами, такими как Уэнам, чьи идеи помогли открыть современную науку аэродинамики, позволив миллионам из нас подниматься в небо каждый божий день!

Дополнительная литература

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Статьи

• Октябрь 1960: Высокоскоростные аэродинамические трубы от Джона Экселла. «Инженер», 15 октября 2014 г. Захватывающий вид на классические установки для испытаний ветра 1960-х годов недалеко от Престона, Англия.
• , 27 мая 1931 года: Аэродинамическая труба позволяет самолетам «летать» по земле, автор Джейсон Паур. Wired, 27 мая 2010 года. Празднование открытия первой в мире полномасштабной аэродинамической трубы, которая открылась на Лэнгли Филд недалеко от Хэмптона, Вирджиния, в мае 1931 года.
• Внутри массивной аэродинамической трубы GM, автор Чак Скватриглиа. Wired, 16 октября 2008 г. На что действительно похожа аэродинамическая труба внутри? Предлагаем вашему вниманию увлекательный фототур по туннелю, предназначенному для испытаний автомобилей.
• Ultimate Test, Макс Гласкин: инженер, 15 января 2008 г.Как в автоспорте используются аэродинамические трубы для катания на дорогах.
• «Борьба в аэродинамической трубе, чтобы не слышать звук» Джим МакГроу. Нью-Йорк Таймс. 21 октября 1998 года. Старая, но интересная (и все еще актуальная) статья, описывающая, как автопроизводители используют тесты в аэродинамической трубе, чтобы уменьшить неприятный шум ветра.
• Аэродинамические трубы, используемые по-новому, Вальтер Томашевски. The New York Times, 30 августа 1970 года. В статье из архива Times объясняется, как аэродинамические трубы использовались для таких вещей, как дизайн небоскребов в конце 1960-х годов.Одним из выдающихся пионеров этой работы был Джек Чермак из Университета штата Колорадо.
• Аэродинамическая труба Райта 1901 года: Wright-Brothers.org, без даты. Захватывающий фотографический вид туннеля, который Райт использовал для своих экспериментов (второй в США).

Книги

Патенты

Для более глубоких технических деталей стоит взглянуть на патенты — и вот несколько примеров, которые я для вас вытащил. В файле есть еще десятки, некоторые из которых касаются конструкции туннеля, а другие сосредоточены на том, как можно поддерживать или перемещать модели для имитации реалистичных движений самолетов.Вы можете найти гораздо больше, выполнив поиск в базе данных USPTO (или альтернативе, такой как Google Patents):

• Патент США 1 635 038: Аэродинамическая труба для полета моделей. Автор Элиша Фалес, 5 июля 1927 года. Фалес работал на Воздушную службу армии США и внес важный вклад в науку об аэродинамике. В 1918 году, работая с Фрэнком Колдуэллом, он построил первую высокоскоростную (хотя и дозвуковую) аэродинамическую трубу в Соединенных Штатах для испытания конструкции пропеллера.
• Патент США 2152317: Аэродинамическая труба и метод определения контуров линий тока Альберта Дж.Kramer, 28 марта 1939 г. Этот патент описывает подготовку моделей для испытаний в аэродинамической трубе.
• Патент США 2677274: сверхзвуковой аппарат в аэродинамической трубе, автор Аллен Пакетт, 4 мая 1954 г. Когда самолеты направлялись к звуковому барьеру, то же самое сделали и аэродинамические трубы! В этом патенте описаны некоторые проблемы испытаний в высокоскоростной аэродинамической трубе и способы их решения.
• Патент США 2711648: механизм поддержки модели аэродинамической трубы, автор Ральф Карлстранд, Northrop Aircraft, Inc., 28 июня 1955 г.Как вы имитируете колебания и флаттер в аэродинамической трубе, если ваша модель неподвижна? Вам нужен механизм, который может воспроизвести эти движения в вашей модели.
• Патент США 3111843: Гиперзвуковая аэродинамическая труба Раймонда Фредетта, Cook Electric, 26 ноября 1963 г. Есть ли предел скорости полета самолета? В этом нам помогают аэродинамические трубы.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2008, 2019. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2019) Аэродинамические трубы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/windtunnel.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Полная история вертикальной аэродинамической трубы

Вертикальная аэродинамическая труба — это просто машина, которая перемещает воздух вертикально. Эти туннели часто используются для аэродинамических исследований, однако в недавнем прошлом произошел взрыв туннелей, построенных для полета людей. Аэродинамические трубы, которые построены специально для полета людей, часто называют симуляторами парашютизма, закрытыми парашютными туннелями или просто аэродинамическими трубами. Эта статья будет охватывать полную историю людей и машин, участвовавших в развитии и росте этого современного вида деятельности.

Первая вертикальная аэродинамическая труба (1a)

С конца 19 века горизонтальные аэродинамические трубы используются для аэродинамических исследований. Горизонтальные аэродинамические трубы не подходили для определенных ситуаций тестирования. Из-за этого были созданы первые вертикальные аэродинамические трубы для проверки вращения самолетов, лопастей вертолетов и парашютов.

Первой зарегистрированной вертикальной аэродинамической трубой является 20-футовый вертикальный вращающийся туннель, построенный в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, который был завершен в 1940 году.Эта аэродинамическая труба имела максимальную скорость около 58 миль в час, что было слишком мало для полета человека. (1a) Вскоре после того, как в 1941 году в Жуковском, Россия, была построена вертикальная труба ЦАГИ Т-105. (1) После этого вертикальная аэродинамическая труба была построена на базе ВВС Райт-Паттерсон недалеко от Дейтона, штат Огайо. Туннель был Строением 27 в Зоне B. Первоначальное строительство туннеля было начато в 1945 году. (2)

Туннель в Райт-Паттерсоне стал известен в мире парашютного спорта в закрытых помещениях благодаря тому, что в 1964 году покойный Джек Тиффани стал

Аэродинамическая труба

Погрузка

Аэродинамическая труба — конструкция, используемая для изучения взаимодействия твердых или гелевых тел с воздушными потоками. Аэродинамическая труба имитирует взаимодействие, создавая высокоскоростные воздушные потоки, которые проходят через тестируемую модель. Модель закреплена внутри испытательной зоны туннеля, так что подъемная сила и сила сопротивления на ней могут быть измерены путем измерения натяжения на крепежной конструкции.

Пути воздушного потока вокруг модели можно изучить с помощью очень простой техники, состоящей в размещении пучков шерсти (совпадающих с направлением ветра) в различные части модели.Также могут использоваться цветные масла (для поверхностных линий тока и турбулентности) и дыма (для полевых линий тока). Для визуализации ударных волн в течение многих лет использовалась фотография Шлирена. Современные аэродинамические трубы с использованием радаров с эффектом Доплера для визуализации воздушного потока или высокоскоростные камеры с комбинированным стробоскопическим светом.

Аэродинамические трубы могут быть классифицированы по их базовой архитектуре (открытый контур, замкнутый контур), согласно их скорости (дозвуковая, околозвуковая, сверхзвуковая, гиперзвуковая), согласно давлению воздуха (атмосферное, переменной плотности) или их размер (обыкновенный масштабированный или натурный).Существует ряд аэродинамических труб (метеорологический туннель, также называемый туннелем пограничного слоя, ударный туннель, туннель с плазменной струей, туннель горячего взрыва), которые относятся к отдельной категории. В Формуле 1 использование аэродинамических труб под давлением не допускается правилами FIA.

В аэродинамических трубах, работающих значительно ниже скорости звука, воздушный поток создается большими вентиляторами с моторным приводом. При скоростях, близких или превышающих скорость звука, воздушный поток создается либо путем выпуска сильно сжатого воздуха из резервуара на подветренной стороне испытательной зоны туннеля, либо путем пропускания воздуха через туннель в ранее созданный вакуумный резервуар на его участке. подветренный конец.Иногда эти методы комбинируются, особенно для получения гиперзвуковых скоростей, т. Е. Скоростей, по крайней мере в пять раз превышающих скорость звука.

Основные компоненты туннеля: входной конус, испытательная секция, обратный проход, винт / двигатель и обратный проход.Выпрямители потока, угловые лопатки, сотовые слои для уменьшения турбулентности, воздушные теплообменники и диффузоры — другие общие особенности.
Давление на поверхности модели измеряют через небольшие промывочные отверстия на ее поверхности или с помощью трубок Пито, установленных на поверхности испытуемого объекта. Силы, действующие на модель, могут быть определены путем измерения воздушного потока до и после модели.

Сегодня аэродинамические трубы используются во всех видах спорта, где скорость важна для победы.Автомобильные и мотоциклетные гонки, велосипедные гонки, катание на лыжах, бобслейных санях, парусный спорт (для испытаний парусных лодок используется так называемая аэродинамическая труба с витым потоком, самая большая из которых находится в Окленде, Новая Зеландия) и скоростные лодки — это лишь некоторые из примеров использования аэродинамической трубы. все больше и больше, чтобы получить важные миллисекунды. Легче моделировать различные конфигурации и легче исправлять ошибки в контролируемой среде, чем в полевых условиях.

Большинство автомобилей имеют лифты. По мере увеличения скорости подъемная сила увеличивается, и автомобиль становится неустойчивым.Чтобы противодействовать этой проблеме, современные гоночные автомобили предназначены для создания отрицательной подъемной силы. Типичный семейный седан имеет коэффициент подъемной силы около 0,3, в то время как автомобиль F1 может иметь коэффициент подъемной силы 3,80. Вы легко можете увидеть значительную прижимную силу, которую может произвести гоночный автомобиль. Все это легко наблюдать, тестировать и модифицировать в аэродинамической трубе в контролируемом пространстве с контролируемой температурой и давлением воздуха, на контролируемой скорости без фактического вождения автомобиля.

Современная аэродинамическая труба — это необходимость, а не роскошь в Формуле 1.
Первая команда Формулы-1, у которой есть собственная аэродинамическая труба, была Команда Brabham F1 на этот раз под управлением Берни Экклстоуна и Гордона Мюррея.
Такова интенсивность соревнований на высшем уровне автоспорта, что 10-процентное улучшение сложной и изощренной взаимосвязи между прижимной силой и сопротивлением крыльев, кузова и грунтовки автомобиля Формулы-1 приведет к улучшению на одну секунду время круга. Чтобы разработать аэродинамику автомобиля, команды Формулы 1 тратят в среднем около 60–100 миллионов долларов на строительство собственной аэродинамической трубы на своем заводе.

Mercedes-Benz SLS AMG Разработка и тестирование Аэродинамическая труба

Аэродинамики называют аэродинамические трубы F1 типом низкоскоростных туннелей с замкнутым контуром. Это означает, что мы говорим о скоростях полета примерно от 10 до 100 м / с и туннелях, в которых рециркулирует тот же воздух. Также называется «ипподром» или «закрытый-возвратный», которые обычно приводятся в движение одним вентилятором. В некоторых больших, но не столь сложных аэродинамических трубах диаметром в несколько метров используется множество параллельных вентиляторов для обеспечения достаточного воздушного потока.
В более сложных и дорогих туннелях обычно используется один большой вентилятор. Таким образом, турбулентность снижается, но все еще остается очень турбулентной из-за движения лопастей вентилятора, и, таким образом, это напрямую не полезно для точных измерений. В 145-метровом туннеле McLaren Mercedes, имеющем форму прямоугольного контура, воздух нагнетается гигантским вентилятором диаметром четыре метра, который вращается со скоростью до 600 об / мин.

Сегодня у всей команды F1 есть свои туннели, а у некоторых есть два, работающих круглосуточно и без выходных. Из операционной рядом с туннелем инженеры команды по аэродинамике наблюдают за моделью или полномасштабным автомобилем Формулы 1 и изучают компьютерные данные, которые определяют его реакцию.Вместо того, чтобы перемещать модель — большинство из них на 50 или 60% больше реальной машины, но некоторые используют полномасштабные модели — ветер движется по машине, как если бы машина двигалась с заданной скоростью.

В аэродинамической трубе работают инженеры по аэродинамике и специалисты в области аэродинамики, называемой CFD или вычислительной гидродинамикой. Это форма компьютерного анализа, в которой используется компьютерное представление о влиянии ветра на автомобиль. Это помогает инженерам увидеть, насколько эффективны крылья и где находятся основные зоны турбулентности. Данные обрабатываются на суперкомпьютере, также принадлежащем команде.

Туннели с замкнутым контуром имеют более равномерный поток, чем туннели с разомкнутым контуром.Это обычный выбор для больших туннелей (также для Формулы-1), но необходимо соблюдать осторожность, чтобы поддерживать хороший поток на входе в зону схватывания (также называемую зоной испытаний или наблюдения). Поток на выходе из четвертого угла (считая от испытательной секции выше по потоку) обычно не намного лучше, чем поток на выходе из воздуходувки, хотя сами угловые лопатки имеют некоторое влияние на снижение турбулентности.

Эти воздушные лопатки используются для направления воздуха через углы аэродинамической трубы и предотвращения турбулентности в углах.Воздух, проходящий через испытательную зону в туннеле, должен быть ламинарным и без турбулентности. Чтобы решить эту проблему, в так называемой отстойной камере используется ряд близко расположенных вертикальных и горизонтальных воздушных лопастей, чтобы сгладить турбулентный поток воздуха до того, как он достигнет объекта испытаний. Для дальнейшего улучшения воздушного потока непосредственно перед входом в испытательную камеру воздух проходит через панели с отверстиями в форме сот. Через эти отверстия воздух дополнительно разглаживается и на выходе становится полностью ламинарным. Наконец, идеальный коэффициент сжатия 7: 1 между областью вентилятора и областью испытаний снижает масштаб турбулентности и смещения потока.Принцип действия сот с ячейками, вытянутыми в направлении потока, качественно очевиден, но на самом деле было проведено мало испытаний, и все, что можно сказать наверняка, это то, что длина ячейки сотовой связи должна быть по крайней мере в шесть или восемь раз больше диаметра ячейки.

Где-то в контуре всегда есть небольшой вентиль, называемый «сапуном», чтобы внутреннее давление не увеличивалось при нагревании воздуха во время работы. Сапун лучше всего размещать в той части контура, где давление внутреннего воздуха близко к атмосферному.Обычно это делается по периметру на нижнем конце испытательной секции.
Подсистема охлаждения является еще одним важным компонентом туннеля, теплообменник расположен в самой медленной части туннеля, чтобы минимизировать потери давления и повысить эффективность теплопередачи.
Чиллер предотвращает любое повышение температуры во время испытаний в пределах 1 ° C, чтобы поддерживать постоянные свойства воздуха и иметь лучшую повторяемость измерений.

Большинство туннелей с замкнутым контуром приводится в движение осевыми вентиляторами, которые создают повышение статического давления (без заметного изменения осевой скорости или динамического давления).Конструкция осевых вентиляторов для туннелей — дело очень сложное. Вот почему в аэродинамических трубах F1 обычно есть специально разработанный вентилятор, чтобы максимизировать производительность и уменьшить побочные эффекты. Вентиляторы в аэродинамической трубе
F1 обычно устанавливаются после второго или третьего угла, где площадь поперечного сечения в два или более раз больше, чем у испытательной секции (в идеале 7: 1). Не нужно объяснять, что большой вентилятор может работать на более низкой скорости для создания того же воздушного потока, что требует меньших оборотов в минуту и ​​уменьшения вибрации, шума, турбулентности и энергопотребления.
Особое внимание было уделено выпрямителю с вентилятором и угловым поворотным лопаткам, чтобы избежать возможных потерь мощности из-за скорости завихрения и турбулентности.

Пример такого вентилятора можно увидеть на фотографиях вверх, на которых изображен вентилятор NASA и аэродинамические трубы Quinetic. Обратите внимание, что двигатель расположен в выступе вентилятора, который составляет менее половины диаметра вентилятора.

Одним из основных достижений стало использование движущихся наземных самолетов (ранее не использовавшихся в других областях аэродинамики).Когда в 1970-х годах было обнаружено, что прижимная сила может быть создана посредством эффекта земли, стало необходимо моделировать влияние гусеницы на характеристики автомобиля (на днище, боковые опоры, открытые колеса, крылья). Подход с движущимся ремнем является обязательным для автомобилей с очень низким дорожным просветом (гоночные автомобили Формулы 1) или с низким коэффициентом лобового сопротивления (спортивные автомобили).
В аэродинамической трубе со стационарной поверхностью заземления пограничный слой накапливается на «дорожке» под автомобилем и может мешать пограничному слою нижних компонентов автомобиля.Такой случай не может дать правильных результатов тестирования.
Есть несколько способов удалить пограничный слой земли, но наиболее эффективный метод — использовать движущийся ремень, при котором колеса вращаются вместе с ремнем. Моделирование вращающихся колес не могло быть более эффективным. Важность открытых колес в Инди и Формуле 1 широко признана, и игнорирование этого эффекта может иметь большое влияние на общие характеристики.
В самых сложных аэродинамических трубах всю платформу катящейся дороги можно поворачивать по горизонтали для имитации не только лобового, но и бокового ветра под углом до десяти градусов.Он оснащен стальным ремнем, имитирующим относительное движение транспортного средства и дороги. Движущаяся стальная лента достигает той же скорости, что и воздушный поток. Под движущимся ремнем расположены датчики веса, которые используются для измерения подъемной силы колеса во время испытаний. Роликовая лента всасывается пористой пластиной, чтобы противодействовать всасыванию поддона F1. Ряд областей вакуума позволяет контролировать это всасывание и уменьшать трение.
Кроме того, пластина, на которой ползун ремня охлаждается водой, чтобы увеличить срок службы ремня и поддерживать нужную температуру на дороге, положение четырех колес постоянно контролируется на предмет температуры.

Скорость движения по дороге контролируется программным обеспечением для отслеживания скорости ветра и имитации движения гусеницы под шасси.
Как я уже сказал, колеса приводятся в движение ремнем, и вращаясь, они воспроизводят реальное состояние движущегося автомобиля.

Внутренняя облицовка туннеля обычно очень гладкая, чтобы уменьшить сопротивление поверхности и турбулентность, которые могут повлиять на точность испытаний. Даже гладкие стены вызывают некоторое сопротивление воздушному потоку (сопротивление пограничного слоя, помните?), И потому что тестируемый объект обычно держится около центра туннеля, с пустой буферной зоной между объектом и стенками туннеля.

Модель автомобиля, установленная на силовом балансе (столбчатые опоры, обычно три или пять из них, две или четыре горизонтальные и одна вертикальная), технические специалисты могут измерять подъемную силу, лобовое сопротивление, поперечные силы, моменты рыскания, крена и тангажа. диапазон угла атаки. Это позволяет им создавать общие аэродинамические кривые, такие как зависимость коэффициента подъемной силы от угла атаки.

Обратите внимание, что баланс сил сам по себе создает сопротивление и потенциальную турбулентность, которая влияет на модель и вносит ошибки в измерения.Таким образом, опорные конструкции имеют гладкую каплевидную форму для минимизации турбулентности.
Внутри модели установлен ряд компонентов, уравновешивающих внутренние силы, они облегчают измерение подъемной силы, силы сопротивления и боковых сил, а также их моментов рыскания, крена и тангажа.
Положение модели можно непрерывно контролировать во время пробега с помощью программного обеспечения, высоту дорожного просвета и угол наклона можно регулировать с помощью баланса сил, чтобы обеспечить полную аэрокарту без остановки воздушного потока.

Поскольку трудно непосредственно наблюдать за движением воздуха, дым или мелкий туман жидкости распыляется в туннель прямо перед тестируемой моделью.Дым имеет достаточно малую массу, чтобы оставаться в воздухе, не падая на пол туннеля, и достаточно легкий, чтобы легко перемещаться вместе с потоком воздуха. Кроме того, была представлена ​​новая технология, называемая Velocimetry по изображению частиц (PIV), которая позволила техническому специалисту визуализировать воздушный поток без введения потока дыма в очень чувствительный воздушный поток перед испытуемым. Дымовой зонд был эффективен, но вся проблема в этой области заключается в том, как визуализировать поток, не вводя в него что-то новое (дымовой зонд), что потенциально может поставить под угрозу результаты.Применение PIV явилось отличным решением этой проблемы.
Если движение воздуха вокруг испытуемого объекта является достаточно нетурбулентным, поток частиц, попадающий в воздушный поток, не распадается при движении воздуха вдоль испытуемого объекта, а остается вместе в виде тонкой линии. Множественные потоки частиц, выпускаемые сеткой из множества сопел, могут обеспечить динамическую трехмерную форму воздушного потока вокруг тестируемого объекта. Как и в случае с балансом сил, эти нагнетательные трубы и сопла должны иметь такую ​​форму, которая сводит к минимуму попадание турбулентного воздушного потока в воздушный поток.
Высокоскоростная турбулентность и вихри сложно увидеть напрямую, а стробоскопы и высокоскоростные цифровые камеры могут помочь запечатлеть события, которые невооруженным глазом выглядят размытыми. Также используются радары с эффектом Доплера.

Измерительное оборудование и процедуры тестирования — это отдельная тема. Они включают приборы для измерения давления, температуры, сил в 3D, моментов в 3D, интенсивности турбулентности и т. Д.

Команда BMW Sauber F1 располагает самой современной аэродинамической трубой Формулы-1 в Хинвилле Свизерланд.Этот объект представляет собой современный объект с точки зрения скорости и качества ветра, который он может генерировать, размера испытательного участка и моделей, размеров прокатываемой дороги, системы движения модели и возможности сбора данных. Эта аэродинамическая труба была построена в эпоху команды Sauber Petronas. Питер Заубер, владелец команды Sauber Petronas, продал команду в 2005 году BMW. Питер Заубер был изобретательным и успешным владельцем команды.
Он построил сложнейшую аэродинамическую трубу (а до сих пор-2008) и на этот раз самый мощный суперкомпьютер в сетке Формулы 1 и в автомобильной промышленности в целом.. «Альберт», как была названа система, была построена с использованием в общей сложности 530 64-битных процессоров швейцарской фирмой DALCO. Программное обеспечение было предоставлено компанией Fluent. Альберт используется для анализа данных CFD и аэродинамической трубы. В целом суперкомпьютер BMWSauber включает 530 процессоров в кластерной архитектуре с двумя узлами. Процессоры устанавливаются в охлаждающие шкафы высокой плотности, поставляемые компанией American Power Conversion (APC). Эти корпуса представляют собой автономные водяные контуры с обратной связью, которые обеспечивают до 15 кВт охлаждающей мощности на каждый корпус.Суперкомпьютер состоит из десяти корпусов, каждый шириной 1 метр, глубиной 1,20 метра и высотой 2,30 метра, что дает общую ширину 10 метров и вес
18 тонн.

Технические данные столь же впечатляющи, как и «неопровержимые факты»: суперкомпьютер может похвастаться максимальной производительностью 2,3 Тфлоп / с, оснащен 1 ТБ ОЗУ и 11 ТБ на жестком диске.

Аэродинамическая труба имеет замкнутую конструкцию, общую длину 141 метр и максимальный диаметр трубы 9.4 метра. Одноступенчатый осевой вентилятор с угольными лопастями ротора, включая двигатель и корпус, весит 66 тонн. Вентилятор, вырабатывающий до 3000 киловатт мощности, обеспечивает скорость ветра до 300 км / ч.
Основным элементом любой аэродинамической трубы является испытательная секция, где модели подвергаются воздействию воздушного потока. Чрезвычайно большое поперечное сечение и длина прокатной дороги создают оптимальные условия для достижения точных результатов. Испытания проводятся с 60-процентными моделями, но можно использовать полноразмерные машины Формулы-1.

Инженеры устанавливают крылья и другие части шасси на модель автомобиля, пробуя новые конструкции или улучшая существующие. Они создают постоянный запас сменных частей для тестирования с помощью программ CFD. Результаты передаются на следующий компьютер для формирования трехмерной печати, называемой стереолитографией. Дизайнер рисует новую деталь на компьютере, а затем распечатывает ее на машине, которая использует смолу для создания детали модели. Смола затвердевает в своего рода пластик, и новая деталь готова к испытаниям в аэродинамической трубе в течение нескольких часов.
Цель состоит в том, чтобы создать детали, которые могут предложить максимальное сцепление (прижимную силу) и наименьшее сопротивление или трение для замедления автомобиля. Как только инженеры почувствуют, что у них лучшее крыло или шасси, они передают дизайн в другой отдел завода Формулы-1, где настоящая, настоящая часть сделана из углеродного волокна в полном размере для автомобиля. Затем тестовая команда испытывает его на реальной машине на треке между гонками.
И так будет вечно, поскольку инженеры по аэродинамике и вычислительной гидродинамике, которые обычно имеют докторские степени и приходят из аэрокосмической промышленности, изобретают тысячи новых деталей в течение сезона.

Ограничения аэродинамических ресурсов в Формуле-1 были введены FOTA в 2009 году как средство ограничения затрат команды на аэродинамику. Эти ограничения были необязательными и открытыми для злоупотреблений. Были сделаны крупные инвестиции в полномасштабные аэродинамические трубы, огромные вычислительные кластеры и испытания на трассе, и затраты начали выходить из-под контроля. Чтобы предотвратить это, были наложены ограничения на запуск команды на полноразмерных автомобилях в аэродинамической трубе, тестирование треков, время использования аэродинамической трубы и использование CFD.Вводятся ограничения на время, в течение которого аэродинамическая труба включена (со скоростью выше номинальной) и собирает терафлопс CFD (это мера вычислительного использования кластера CFD).
На 2014 год ограничения тестирования теперь являются приложением к спортивным правилам и подлежат исполнению со стороны FIA. Они больше не являются необязательными и открытыми для злоупотреблений. Помимо этого, два основных изменения на 2014 год:

• Сокращение использования аэродинамической трубы и CFD ограничено 30 часами 30 терафлопс
• Количество пробегов в аэродинамической трубе ограничено до 80, а время использования ограничено до 60 часов (период времени, в течение которого модель может быть установлена ​​в аэродинамической трубе с заменой деталей или готовностью к испытаниям)

Раньше аэродинамическая труба Формулы 1 обычно работала 24 часа в сутки, семь дней в неделю, в течение которых она могла выполнять более 200 пробегов, поэтому новое ограничение сокращает это примерно до трети от прежней скорости пробега.Предполагая, что каждый пробег в аэродинамической трубе испытывает новую деталь, это резкое сокращение количества компонентов, которые могут быть испытаны в туннеле.
Сокращение количества испытаний в аэродинамической трубе приведет к большему вниманию к использованию CFD в процессе разработки. Проектирование деталей в CFD перед туннельными испытаниями позволяет отфильтровать все, кроме самых многообещающих направлений, без потери времени и пробежек в туннелях.

Немного истории:

Важность аэродинамики для автомобильных гонок была известна на протяжении большей части спортивной истории.В частности, значение аэродинамического сопротивления было известно с первых дней создания автомобилей обтекаемой формы. Однако аэродинамические эффекты были второстепенными по сравнению с технологиями двигателя, подвески и шин. Влияние аэродинамической подъемной силы или прижимной силы на гоночный автомобиль не исследовалось подробно до начала 1960-х годов. Сегодня получение максимальной аэродинамической прижимной силы считается более важным, чем снижение лобового сопротивления. На скорости 100 км / ч аэродинамическое сопротивление является доминирующим фактором общего сопротивления автомобиля.Для типичного седана на этой скорости аэродинамическое сопротивление примерно вдвое превышает сопротивление качению. Сопротивление качению немного увеличивается со скоростью, а аэродинамическое сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости. Если учесть, что рекордная скорость на одном круге для Indianapolis 500 была выше 129 км / ч с до 1920 года, неудивительно, что снижение лобового сопротивления было заботой проектировщика гоночных автомобилей.

Но история аэродинамической трубы намного старше.

Начиная с середины 1700-х годов, многообещающие конструкторы самолетов осознали, что если они хотят построить самолет, который будет летать, им необходимо понимать, как воздух движется по поверхности самолета.
Они осознали, что для получения необходимых данных у них было два выбора: они могли перемещать свой испытательный самолет по воздуху с необходимой скоростью или они могли обдувать воздухом неподвижную модель.

Вращающаяся рука была первой попыткой исследователей использовать первый метод. В начале 1800-х годов Джордж Кейли изобрел вращающуюся руку как способ измерения сопротивления и подъемной силы аэродинамических поверхностей.

Джордж Кейли Вращающаяся рука

Вернуться к началу страницы