建造大型風洞到底有多費錢?怪不得全世界沒幾個國家敢建!

2021-01-16 小遊擊將

風洞,是進行空氣動力實驗的一種工具,模擬實體周圍氣體的流動狀況,將實體放入到風洞中,通過人工控制氣流來測試實體的性能,得到相關數據。

世界上最早的風洞是在1870年左右建成的,發展到現在 風洞的種類也變得更多了,包括低速風洞、高速風洞、超聲速風洞、激波風洞等等。當然世界上第一架飛機的試飛成功也離不開風洞的功勞。

為確保飛行能夠成功,美國萊特兄弟先後兩次建造風洞,第一次是在1900年,當時風洞的氣流速度為每小時50千米左右,第二年為了能更好地測試飛機的性能,又建造了一個風速為12米每秒的風洞。正是因為有前期大量試驗的結果做鋪墊,才使得1903年的「飛行者一號」試飛成功,世界上的第一架飛機也就誕生了。

而我國在風洞實驗室建造方面也有不小的成就,亞洲最大的風洞群就位於我國的川西地區,從建成開始到現在一共有50多萬次的實驗都是在這裡完成的,這也促使1403項科技成果的完成,其中包括我國的「和諧號」高速列車和磁懸浮列車都是在中國空氣動力發展與研究中心進行風洞實驗後才正式投入運營的。

不過風洞的建造可沒那麼簡單,而且它的建造費用也是很高的,並不是任何一個國家都能擁有的。我們來看看它到底有多燒錢? 要想帶動壓氣機運轉就得需要電,光這電費都超萬了,而且還只是一個小時的電費,這運行起來少不得個幾十萬?

風洞需要配備多種尺寸的噴管,噴管是用來幹嘛的呢,就是用來噴出不同速度氣流的,畢竟現實情況中,要想讓被試驗的實體能夠經受得住各種考驗,氣流肯定需要不同的,共同作用於被實驗的物體,來測試它的性能,這樣才能使它更優秀。想要造成一根噴管,需要花費幾百萬,而且還容易損壞,修理費用都在好幾萬。做出來費錢,修理也費錢,反正就是咋也要花錢。

因為要測試實體的各項性能,所以必須得有一個記錄的東西,那就要用到照相機了。不可能人去實地拍攝,那麼強大的風力,恐怕吹得都不知道自己是誰了,它敢吹風你敢進嗎?風洞用的相機設備費用至少也得幾十萬,照相頻率高,進光量不足,拍攝的畫質就不是很容易觀察了,所以還有藉助幾百萬一臺的雷射器,而這也可能導致相機的損壞,這一壞了又不得花錢嘛。

這還只是其中的一小部分花費,如果要建一個完整的風洞體系起價都要在5000萬美元以上。就這種花錢像流水的速度,有幾個國家能支撐得起。光費用都足以讓人消受不起了,就別說什麼技術難題了。

相關焦點

  • 為何大型風洞只有少數幾個國家能建?
    與對飛行器氣動構型進行吹氣的一般風洞不同的是,這次實驗所採用的風洞是專門為10倍音速超燃衝壓發動機而打造的,因而也需要承受高溫燃燒以及高速氣動所造成的影響,其技術含量乃至難度之高,無需多言。
  • 大型風洞技術要求有多高?為什麼全球只有少數國家能建造?
    就像很多國家能造汽車,但法拉利、保時捷這樣的超級跑車只有少數國家能造。大型風洞就是這樣的高精尖設備。它是一個國家航空航天工業不可缺少的關鍵設備,也在汽車、高鐵、建築、橋梁等領域廣泛應用。比如:按氣流速度不同,分低速風洞(≤0.4馬赫)、亞聲速風洞(0.4~0.7馬赫)、跨聲速風洞(0.5~1.3馬赫)、超聲速風洞(1.5~4.5馬赫)、高超聲速風洞(>5馬赫)等。在十幾倍音速氣流吹動下,高強度鋼都被氣動加熱到融化。這正是火箭、彈道飛彈、高超音速飛行器在大氣層中遇到的情況。
  • 建造高超音速風洞的難點是什麼,為何只有很少國家擁有這個能力?
    相信很多朋友在看到「風洞」一詞時,會自然聯想到在一個洞裡放置風扇使勁地吹風,當然「風洞」的簡化概念可以這麼去理解,不過實際上要想建造高質量的風洞特別是高超音速的風洞,難度是非常大的。我們先來看一下什麼是「風洞」。
  • 王貽芳力主建造的大型高能粒子對撞機,有什麼用?建還是不建?
    在這個問題上,楊振寧是持反對意見的,他認為大型高能粒子對撞機的建造耗資巨大,而且很難研究出成果,即使出了成果,短時間內也未必能夠利用,總的來說就是這項工程與中國目前的國家定位並不相符。首先,他認為建造大型高能粒子對撞機可以以更高的精度來確認希格斯粒子的性質。其次,中國所建造的大型高能粒子對撞機將遠超歐洲現有的大型強子對撞機,這將會使中國成為基礎科學的中心,全世界的人才都會被吸引而來。這種想法不無道理,當年楊振寧就是因為在國內無法獲得所需要的研究環境,而不得已遠赴美國,而世界上諸多領域的科學家雲集美國也是因為同樣的原因。
  • 楊振寧公開反對建造大型對撞機,而王怡芳贊成,到底該不該建造?
    大型粒子對撞機可以說是一個非常高尖端的科學設備,在全世界範圍內,很少有國家能建造得出來。而楊振寧之所以反對是出於以下幾個原因:  第一:建造的成本非常大,回報低,保守估計,建立這樣一個設備大概要4000億的資金,在楊振寧看來,該項目所需的費用過於龐大,而且在短期內很難趕上那些發達國家現有水平。
  • 世界最高水平:中國正建造馬赫數10-25的高超聲速風洞
    Hypluse風洞示意圖,該風洞可以模擬的速度達25馬赫(甚至最高可達30馬赫),與中國正在建造的新型風洞相似位於紐約的HYPULSE風洞承擔的部分試驗任務,中國新型風洞可能承擔相似的任務中央電視臺採訪內容如下:科院高溫氣體動力學國家重點實驗室
  • 印度宣布啟用高超音速風洞,全球排名第三?不對吧,我們排第幾?
    4類,其中高超音速風洞極具挑戰性,是目前最為難的技術之一,全球能夠掌握去技術的國家真的沒有幾個。大型風洞沒幾個國家擁有如今印度能夠完成自己的高超音速風洞,絕對是一個可喜可賀的事情,逐漸印度在技術領域的水平不算低呀,這一風洞的建成,實際上為印度從事高超音速武器研發等創造良好的條件,也預示著印度在這一領域可能會有更為突出的表現
  • 印度欲挑戰高超音速武器領頭羊,建設風洞不能等,我們被成功除名
    4類,其中高超音速風動極具挑戰性,是目前最為難的技術之一,全球能夠掌握去技術的國家真的沒有幾個。  大型風洞沒幾個國家擁有  現在印度欲挑戰高超音速武器領頭羊,在目前這個高超音速技術剛剛興起的時代,也許晚一點起步並不見得會落後於人,全看各自的發展速度到底能有多快,也因此,印度建設風洞不能等,也確實取得了不小的成果,目前的水平真的不低,可是讓人有點意外的是,印度在談及相關成就的時候,竟然自封全球排名第三?不對吧,我們排第幾?
  • 楊振寧pk王貽芳:到底要不要建大型粒子對撞機?各有道理
    那既然這麼有用,為什麼楊振宇先生一直反對建造呢?在前幾年,王貽芳就提出要建大型粒子對撞機,但是楊振寧就不同意,認為現在中國還沒有必要,也沒有真正的實力去建造。因為我國現在的力量不夠,沒錢沒技術還沒人。建造大型粒子對撞機不是一件簡單的事情,它需要大量的人力物力財力,但是我國現在只是一個發展中國家,雖然現在也是一個大國,但是相較與其他國家的實力還是有很大差距的。目前世界僅有的大型粒子對撞機在歐洲也處於比較「艱難」的時期。
  • 專門為測試帳篷建造的DAC風洞實驗室是怎樣的存在?
    專門為測試帳篷建造的DAC風洞實驗室是怎樣的存在?戶外裝備黨微信公號「戶外裝備黨」撰稿人 / ISPO評委硬核知識 | DAC風洞實驗室是怎樣的存在?原創: Gearist 戶外裝備黨 今天裝備黨們:作為世界上唯一一間永久性的專門為測試帳篷抗風性能而建立的DAC風洞試驗室到底是怎樣的存在?它的所有者韓國DAC公司也壟斷了70%的高端鋁製帳篷杆市場份額。
  • 從模擬到復現 中國將建「超級風洞」
    據央視新聞頻道3月16日報導,中科院高溫氣動力國家重點實驗室工作人員透露,其團隊正在研製的新風洞模擬馬赫數可達10—25,試驗流場直徑2.5米,將是世界最高水平。    「作為先進飛行器的研發平臺,建最高技術水平的風洞,全世界都在爭。我們正在研製的這種新超高速風洞,計劃四年左右建成。」
  • 中國將建「超級風洞」:從模擬到復現 預計4年建成
    從模擬到復現 中國將建「超級風洞」  本報記者 馬愛平  熱點追蹤  據央視新聞頻道3月16日報導,中科院高溫氣動力國家重點實驗室工作人員透露,其團隊正在研製的新風洞模擬馬赫數可達10—25,試驗流場直徑2.5米,將是世界最高水平。
  • 【科技日報】從模擬到復現 中國將建「超級風洞」
    據央視新聞頻道3月16日報導,中科院高溫氣動力國家重點實驗室工作人員透露,其團隊正在研製的新風洞模擬馬赫數可達10—25,試驗流場直徑2.5米,將是世界最高水平。  「作為先進飛行器的研發平臺,建最高技術水平的風洞,全世界都在爭。我們正在研製的這種新超高速風洞,計劃四年左右建成。」21日,該重大項目的首席科學家姜宗林告訴科技日報記者。
  • 楊振寧公開反對,美國也放棄建造,中國為啥要堅持建大型對撞機?
    如果你看過美劇《生活大爆炸》,你可能對大型強子對撞機有一些了解,他是為高能物理學研究來建造的,目前在瑞士日內瓦近郊,是迄今為止人類建造的最大對撞型粒子加速器。但是在日內瓦的人力物力,它是由40個國家共同建造,來自80個國家的7000名科學家和工程師參與,建造在地下100米處,橫跨法國和瑞士邊境。
  • 大型對撞機到底有何作用,為何我國建大型對撞機會受到許多人反對
    中國要建造屬於自己的大型對撞機這個消息,早在幾年前便有消息傳出了,然而,建造大型對撞機的消息才剛傳出沒多久,便在我國以及國際上引起了廣大的反響,甚至是有部分高能物理學家反對我國建造大型對撞機,就連國外大多數西方國家也反對我國建造大型對撞機。
  • 楊振寧:中國燒錢建大型對撞機,其實是為他國做嫁衣!
    參與爭論的科學家中,有兩位的觀點特別有代表性,一位是中國科學院院士,中國科學院高能物理研究所所長王貽芳,一位是全世界都知道的物理學大師楊振寧,要說發言權,他們在中國可以說是最有發言權。非常有意思的是,兩位科學家在建造對撞機的問題上所持觀點竟然截然相反。王貽芳積極倡導建造對撞機。
  • 印度國產大型高超音速風洞設施上線
    印度國防研究與發展組織舉行了高超音速風洞(HWT,即Hypersonic Wind Tunnel)測試設施的揭幕儀式。對於該設施印度媒體不乏溢美之詞,印度國防研究與發展組織也自豪地宣布印度是繼美俄之後第三個擁有如此大型設施的國家,加入了超高音速風洞的俱樂部。
  • 印度啟用高超音速風洞,號稱繼美俄之後世界第三
    如果經常關注軍事新聞的朋友應該會清楚,風洞實驗是飛行器研製過程中不可缺少的一個重要組成部分,而風洞設施就是以人工手段製造並控制氣流,模擬並觀察飛行器周圍氣流的流動情況、氣流對飛行器的作用效果以及飛行中物理現象的實驗設施。可以毫不誇張地說,風洞是一個國家航天航空技術發展的國之重器,是飛行器研製的根基,沒有先進的風洞,也就不需要談研製先進的飛行器了。
  • 殲20後繼有人,疑似國產第六代戰機風洞測試系統獲突破
    ,有無先進的大型風洞可謂是國防工業乃至綜合國力的一個縮影。以日本為例,其在輕重工業領域建樹頗多,三菱重工和川崎重工的名氣更是在世界範圍內都如雷貫耳,然而日本至今也沒能在大型風洞方面獲得突破,在研製F-2戰鬥攻擊機時,日本科研團隊是向美國和法國「借用」的風洞。同樣的例子還有印度,在航空工業領域,印度雖然問題頗多,但從整體上看,要比日本的國內航空工業體系更加完整。
  • 北京正負電子對撞機到底撞出啥?中國花360億建大型對撞機值嗎?
    大型對撞機300多年前真正開始有科學,從原子論、分子論、到元素周期表,再到原子核、夸克,中國科學院高能物理研究所所長王貽芳在「我是科學家」演講中說,三分之一的諾貝爾物理學家頒給了粒子物理,中國需要大型對撞機,建造大型對撞機又一次引發熱議