都说歼20飞机好看，知道这个漂亮的外形是怎样在风洞里吹出来的吗？

在各种战机，直升机，民航客机，导弹和火箭，等一些飞行器的研发过程中有一个重要的实验过程，那就是风洞实验。

风洞实验中的客机缩比模型

风洞实验中的预警机缩比模型

风洞实验中的运-8飞机缩比模型

风洞实验中的火箭缩比模型

风洞被誉为飞行器的“摇篮”,它是一个国家航空航天科技实力的重要标志，我们的歼20战机也正是通过这样的实验过程才成熟起来的。

威龙宝宝：妈妈让我在这个“摇篮”里待了好长时间，么么哒…等会，谁把我垂尾掰掉了？

高质量风洞局部图

风洞可以通俗理解为能产生强风（气流）的洞（管状通道），比如我们常用的电吹风，就可看成一个极简易的微型风洞，当然这个是不能拿来做实验的，因为风洞实验必须有一定的尺寸和相应设备及各种指标。实验时将真实飞行器按照一定比例缩小制作的模型（缩比模型）固定在洞内专用支架上，用以人工方式产生并控制强风反复吹到缩比模型上，通过研究强风对缩比模型的相互作用，以此来了解真实飞行器在飞行时机身与空气的相互作用，因为让强风吹到静止在支架上的模型，和飞行器在空气中飞行两者的作用是一样的，实验包括测量飞行器在不同的，姿态，速度，大气条件下的各种参数，和对各种飞行状态进行模拟，以及包括运用高性能计算机进行数值计算。

实验中的概念机缩比模型

实验所用的缩比模型材料包括高强度木材、高强度塑料、碳钢和高强度合金材质。这些材料的选取和风洞的种类以及实验性质有关。

按风速分类，风洞的种类包括低速风洞（风速130米每秒以下）亚音速风洞（实验段气流马赫数0.4-0.7)跨音速风洞(实验段气流马赫数0.5-1.3)超音速风洞（实验段气流马赫数1.5-4.5）以及高超音速风洞（马赫数5以上）。高超音速风洞主要用于做导弹、航天飞机、高超音速飞行器的风洞实验，能以十几倍马赫数进行热障与材料处理实验，下图就是因为显著的气动加热的原因把高强度合金的模型吹融化的情况。

被显著气动加热的缩比模型

除此之外还有研究飞机结冰与除冰问题的结冰风洞，就是研究如何防止飞行器在恶劣条件下因为结冰对飞机气动外形破坏所造成的安全有关的问题。

总之风洞的种类还有很多，这里不再举例。

实验所用的缩比模型就是满足与真实飞行器的几何相似原理（及就是模型与原型机形状相同，但尺寸可以不同）才能用来做实验的。当然还得满足其他的相似条件。上面所提到的相关实验、模拟、计算等将对飞行器外形的定型设计起到关键作用。我们现在所看到的歼20那帅气的外型就是通过风洞实验满足其空气动力学特性，并兼顾其隐身性能才最终定型的。

人类历史上第一个设计并建造试验风洞的是英国人温翰姆，他是英国航空学会创始人之一。他在1871年设计建造了一个风洞。1884年另外一个英国人菲里普又建造了一座改进的风洞。1901年，美国发明家莱特兄弟为了研制飞机建造了一座风速为12米每秒的风洞。1902年前苏联力学家茹可夫斯基在莫斯科大学建造了一座直径2英尺的风洞。1901年莱特兄弟为了试验和改进机翼，在风洞中研究与比较了200种以上的机翼形状，到1902年秋，已经积累了上千次滑翔经验，初步掌握了飞行的理论与技术，并于1903年实现了人类的第一次飞行，开辟了人类航空事业的新时代。   

也许大家认为建造一个风洞是很简单的问题，无非是建造一个大的洞体，再由一个巨大而强劲的风扇吹风就妥了。上面说到把电吹风看作一个风洞其实那也是通俗的理解，真正风洞的建造是非常复杂的问题，除了保证洞内风（气流）的品质，风（气流）的湿度温度等要满足要求以外，还有配套的许多测试设备和仪器、数据采集与处理等问题都需要解决。所以现代化风洞的建立，是现代科技水平的体现，风洞的水平完全能够体现一个国家综合科技水平和实力。

任何飞行器都需要进行成千上万次的风洞实验。有的风洞尺寸很大，大到可以把一架战机直接放在里面吹风，这种叫全尺寸风洞实验室，显然这种全尺寸风洞是有它存在的优势的。当然现在全世界最大的全尺寸风洞也无法做到把一整架大型民航客机直接放到里面吹风。

美国X-48B翼身融合概念机在NASA兰利研究中心的全尺寸风洞进行验证试验

中型与大型风洞采用事先储存的高压气体，在短暂的几秒甚至几毫秒中释放，从而形成巨大的风力。测试对象越是先进高级，其检测难度越大，风洞的规模也越大。美国和俄罗斯的风洞可放进整架飞机。美国为了实验目前昂贵的F-22隐形战机特殊的机身，动用了22种不同的风洞检测，得出机身表面每平方米 的阻力系数仅为0．034。而美国的航天飞机“哥伦比亚号”反复做各种不同的风洞实验达3万多小时，丝毫无误，确保了在气动层面的飞行安全性。然而建立一个大型风洞耗资非常巨大，美国在1968年建的一个大型风洞就耗费了5.5亿美元巨资。风洞是高科技设施，施工难度大，例如2．4米超音速风洞，仅在基础施工中便需浇注8000多吨水泥，打进地下的水泥柱多达700多个，最粗的达33米，其安装设备的难度也非常高。

我国第一座风洞是1934年清华大学自行设计的低速风洞，该风洞于1936年建成，后因日本侵华战争爆发，风洞被毁。此后在南昌筹建的4.57米低速风洞于1937年基本完工，1938年受损于日本飞机的轰炸中。抗战胜利后，清华大学、浙江大学都建造过风洞，主要用于教学。1949年后，哈尔滨军事工程学院，北京大学等都相继建造了低速风洞。为了加速发展中国的航空航天事业，在著名空气动力学家钱学森、郭永怀的倡议和规划下，我国于1965年在四川组建了高速空气动力研究机构，随后又组建了超高速和低速空气动力研究机构。半个多世纪以来，中国空气动力研究与发展中心建造了一些高质量的风洞，为我国的航空航天事业的发展做出了突出的贡献。

位于四川省绵阳市安县空气动力研究与发展中心是我国目前最大的空气动力学研究机构。

空气动力学家  钱学森

空气动力学家  郭永怀

从老掉牙的仿制双翼机到世界顶尖的重型四代机歼20，中国航空工业写满了艰难险阻，也从不乏一腔热血，有国士青史留名，有雄鹰翱翔九天。这背后默默无闻却举足轻重的设备就是风洞。

威龙一怒震寰宇，重器腾云守江山

看到这么帅气的黑丝带，很多军迷都想驾驶它一飞冲天对不对？只可惜自己不是飞行员不是地勤，又不知道该怎样和歼-20亲密接触…别着急，我们“局座召忠”微信公众号军品汇商城里销售的这种歼20模型就是合金模型。虽然这种合金模型不能直接拿去做风洞实验，但作为1：48和1：60的比例来说还原度还是蛮高的，由于这种摆件模型与真实飞行器满足几何相似原理（就是模型与原型机形状相同，但尺寸可以不同）所以在一定程度上可以满足军迷朋友们零距离欣赏威龙的需求。即使舍不得把玩，放在家里作为摆设还是很不错的！同时还有跟在歼-20后面的歼-15。

温馨提示:如果有耐心，可以用胶水把3毫米左右，细的（可以用尼龙线）丝线均匀且密集的粘在歼20模型机身整个表面，像文末最后一张图的效果那样，然后打开电吹风对着歼20模型搏击长空的逆方向进行吹风。这时可以通过观察丝线被风的扰动情况，间接的了解歼20模型机身表面大致的气流流动情况，这样你就为歼20进行了象征性的“风洞实验”，只是象征性的哦！是不是感觉很好玩呀？还不快买买买！

P.S. 这是一篇网友投稿，当作者发到公邮来的时候，局里的小伙伴都感动了，科普之余还不忘替小伙伴们挣鸡腿，够铁！