风洞试验模型制作完全指南

气动外形验证的核心工具——从低速到高超声速,全面了解风洞试验模型的技术要求、材质选择与制作流程。

什么是风洞试验模型?

风洞试验模型是用于风洞实验的缩比或全尺寸模型,通过在风洞中模拟真实飞行环境,测量模型的气动力、气动热、压力分布等参数,为飞行器设计提供关键数据支撑。

在航空航天领域,几乎所有飞行器在定型前都需要经过大量风洞试验。风洞模型的精度直接决定试验数据的可靠性,是飞行器研发中最关键的试验工具之一。

风洞试验模型有哪些类型?

低速风洞模型

Ma<0.3,用于起降阶段气动特性研究。可用铝合金或树脂材料,精度要求相对较低。

跨声速风洞模型

Ma 0.8-1.2,飞行器最复杂的气动区间。对模型刚度和表面质量要求极高,通常采用高强度钢。

超声速风洞模型

Ma 1.2-5,需承受极大气动载荷和气动加热。采用钛合金或特种钢,表面粗糙度Ra≤0.8μm。

风洞模型的核心技术指标

外形精度

外形公差±0.05mm,关键气动面(前缘、翼型剖面)精度更高。微小的形状偏差会导致气动数据严重失真。

表面质量

表面粗糙度Ra≤1.6μm,高速风洞要求Ra≤0.8μm。表面缺陷会引起附面层转捩,影响试验结果。

结构刚度

模型在高速气流下变形量需严格控制。大展弦比机翼模型尤其需要优化内部结构,防止气动弹性问题。

天平接口

模型内部需预留测力天平安装接口,接口精度直接影响气动力测量精度。通常采用锥面配合。

测压孔布局

根据试验需求在模型表面布置测压孔,孔径通常0.5-1mm,孔的位置精度和垂直度要求极高。

耐温性能

高超声速风洞中气动加热显著,模型材料需耐受数百度高温而不变形、不氧化。

风洞模型常用什么材料?

高强度钢(如30CrMnSiA)

最常用的风洞模型材料,强度高、刚度好、加工性能优良。适用于跨声速和超声速风洞模型,能承受较大的气动载荷。

不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)

耐腐蚀性好,适合需要长期保存或在特殊环境下使用的模型。表面处理后可获得极低的粗糙度。

铝合金(如7075-T6)

重量轻、加工效率高,适合低速风洞模型和大型模型的非承力部件。但强度和刚度不如钢材。

钛合金(如TC4)

高温强度好、比强度高,适合高超声速风洞模型。但加工难度大、成本高,通常用于关键部位。

常见问题

风洞模型和展示模型有什么区别?+
风洞模型是功能性试验工具,对材质强度、外形精度、表面质量有严格的工程指标要求,需要承受高速气流冲击;展示模型注重外观还原度,对物理性能没有严格要求。两者在材质、精度、价格上差异巨大。
风洞模型的交付周期一般多长?+
小型简单模型20-30个工作日,中型复杂模型40-60个工作日,大型高精度模型60-90个工作日。具体取决于模型尺寸、复杂度、精度要求和测压孔数量。
可以在模型上布置测压孔吗?+
可以。西部制造具备精密测压孔加工能力,孔径0.5-1mm,位置精度优于±0.1mm。可根据试验需求定制测压孔布局方案,并预埋引压管路。
模型内部可以安装测力天平吗?+
可以。模型设计阶段就会考虑天平安装接口,采用高精度锥面配合,确保天平安装的同轴度和重复性。支持杆式天平和盒式天平等多种类型。
能做可变构型的风洞模型吗?+
可以。西部制造可制作带可更换部件的模型,如可更换翼型、可调舵面、可变进气道等,满足多状态风洞试验需求,一套模型覆盖多个试验工况。

需要定制风洞试验模型?

西部制造 · 二级保密资格 · GJB 9001C · 五轴精密加工 · 三坐标全检

立即咨询:133-8920-1338