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“風速穩定在12m/s,開啟亂流模擬!注意觀察無人機姿態數據。"伴隨著風洞實驗室里大功率風扇的低鳴,測試員李工的聲音通過對講機傳到控制室。玻璃觀測窗內,一架橙白相間的物流無人機模型正固定在氣動天平上,氣流掠過機身形成的白色流線清晰可見。研發工程師陳工盯著屏幕上跳動的曲線,指尖在筆記本上快速記錄——這是他們為新一代物流無人機開展的第17輪風洞測試,也是解決續航短板的關鍵一環。
風洞實驗室,這個被低空裝備研發者稱為“飛天搖籃"的地方,每天都在上演著技術討論與數據博弈。專業人員的每一次對話、每一組數據研判,都在為低空裝備破解氣流難題,鋪就“飛天"之路。
無人機測試:“差0.1的阻力系數,就是30公里續航差"
“陳工,你看這組數據——翼尖渦流的強度比上一版模型高了15%,這就是阻力系數降不下來的關鍵!"李工指著屏幕上的粒子圖像測速圖,紅色區域在翼尖位置格外醒目。圖像中,氣流流經無人機機翼時,在翼尖形成了明顯的漩渦,這正是導致額外阻力的“元兇"。
陳工湊近屏幕,手指點在翼尖曲線處:“上次我們把翼尖弦長縮短了5%,本想減少重量,沒想到破壞了氣流附著。你調出上一輪1:2模型的測試數據,對比一下不同翼型的渦流強度。"他頓了頓,轉身對身旁的助理工程師張工說:“去把新設計的‘倒鷗型翼尖’模型拿過來,我們現場測一次。"
20分鐘后,新模型安裝完畢。風洞重啟,氣流從收縮段加速涌入試驗段。“風速10m/s,穩態風測試開始……阻力系數0.082,比上一版低了0.013!"李工的聲音帶著興奮。陳工的眉頭舒展開來:“果然有效!倒鷗型設計能引導氣流沿翼尖平緩流出,渦流強度降低了22%。按這個數據換算,真機的續航至少能提升30公里,剛好滿足城郊配送需求。"
這場圍繞“0.013阻力系數"的博弈,正是無人機風洞測試的常態。陳工后來在團隊復盤時說:“低空無人機重量輕、動力冗余小,每一點氣動損耗都會被放大。風洞就是讓我們在地面上‘看見’氣流,通過對話磨合數據與設計,避免真機試飛時的致命隱患。"
eVTOL攻堅:“懸停轉巡航的氣流干擾,必須啃下這塊硬骨頭"
當物流無人機的測試進入收尾階段,實驗室另一側的大型風洞已架起了1:1比例的eVTOL機身模型。這款用于城市通勤的載人飛行器,正面臨最棘手的“懸停轉巡航"氣動干擾難題。
“開啟過渡態測試!懸停轉速維持600r/min,勻速切換至巡航模式,風速8m/s。"總工程師王總的指令剛落,風洞內便響起旋翼加速的轟鳴聲。屏幕上,機身姿態角的曲線突然出現劇烈波動——橫滾角瞬間超過±8°,遠超安全閾值的±3°。
“停!"王總按下暫停鍵,轉身看向氣動設計組組長劉工:“問題和上次一樣,旋翼下洗氣流與機翼氣流在過渡階段形成了‘對沖渦’,導致升力突變。粒子圖像測速系統的動態圖出來了嗎?"
劉工調出彩色動態氣流圖,紅色對沖區域在機翼中段格外明顯:“您看,懸停時旋翼下洗氣流垂直向下,切換巡航時機翼產生水平升力,兩者在機身中下部交匯形成渦流。我們嘗試過抬高機翼高度,但會增加機身重量。"
“試試在機翼前緣加鋸齒狀導流片。"王總指著模型機翼,“之前無人機測試時,這種設計能破碎大渦流。你算一下導流片的齒距和角度,按1:2比例做個小模型,下午測一次。"
傍晚時分,加裝導流片的小模型測試數據出爐。“王總,過渡階段橫滾角波動控制在±2.5°,升力突變幅度從28%降至7%!"劉工的聲音帶著抑制不住的激動。王總看著數據,在筆記本上寫下:“導流片方案可行,下一步驗證全尺寸模型的結構強度。"他抬頭對團隊說:“載人裝備,容不得一絲僥幸。風洞就是幫我們把‘僥幸’變成‘必然’的地方。"
特種裝備測試:“要讓無人機在火災現場‘頂得住風’"
風洞實驗室的一角,還藏著一個“特殊場景測試間"——這里的風洞不僅能調節風速,還能模擬高溫、高濕等極duan環境,專為消防、救援等特種低空裝備服務。此刻,消防無人機研發團隊正圍著測試數據爭論。
“模擬火災現場的80℃高溫、10m/s亂流環境,無人機旋翼槳葉的氣動效率下降了18%,這要是真到火場,根本帶不動滅火彈。"測試員趙工敲著鍵盤,調出槳葉表面的壓力分布數據。
材料工程師周工推了推眼鏡:“之前用的玻璃纖維槳葉在高溫下會輕微變形,導致翼型弧度改變。我這邊新試了玄武巖纖維復合材料,耐高溫性提升40%,要不要換模型測一次?"
“換!"消防無人機項目負責人孫總果斷拍板,“上次城郊火災,就是因為無人機在高溫亂流下失控,錯過了最jia滅火時機。風洞既然能復刻這個場景,咱們就得在這兒把問題解決掉。"
兩小時后,新槳葉模型安裝完畢。高溫風洞啟動,試驗段內溫度迅速攀升至80℃,亂流裝置制造出不規則的氣流擾動?!帮L速10m/s,持續測試5分鐘……槳葉變形量0.3mm,氣動效率下降僅5%!"趙工的報數聲讓實驗室里響起一陣掌聲。
孫總拿起模型槳葉,對著燈光觀察:“這才是能上火場的裝備!之前戶外試飛總受天氣影響,找不到問題根源,還是風洞靠譜——溫度、風速、氣流形態,想調哪項就調哪項,再加上咱們這群人對著數據摳細節,再難的坎也能過去。"
深夜的實驗室:解鎖更廣闊的低空未來
深夜11點,風洞實驗室的風扇漸漸停轉,只剩下屏幕的微光映著研發人員的身影。陳工和王總站在觀測窗前,看著窗外的星空,聊起了低空裝備的未來。
“以后eVTOL要實現千架級編隊通勤,風洞得能模擬多機氣流干擾才行。"王總感慨道。
“沒錯,而且得結合AI建模,把風洞數據和真實飛行數據打通,說不定能把研發周期再縮短一半。"陳工補充道。
實驗室的白板上,寫滿了密密麻麻的數據和公式,旁邊畫著一架未來低空飛行器的草圖。這里沒有驚心動魄的飛天瞬間,卻有著專業人員與氣流的“對話"、與數據的博弈。風洞吹過的每一縷氣流,都帶著研發人員的疑問與解答;專業人員的每一次討論,都在破解低空裝備的“飛天"密碼。正是這樣的日夜攻堅,讓無人機穿梭街巷、eVTOL翱翔天際的未來,一步步走進現實。
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由Delta德爾塔儀器聯合電子科技大學(深圳)高等研究院——深思實驗室團隊、工信電子五所賽寶低空通航實驗室研發制造的無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置,正成為解決無人機行業抗風性能測試難題的突破性技術。


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