風(fēng)洞在氣動(dòng)力研究和飛行器氣動(dòng)設計中一直起者非常重要的作用?諝鈩(dòng)力學(xué)的許多重要的理論,如俄國科學(xué)家儒科夫斯基的空氣螺旋槳理論,德國科學(xué)家普朗特的邊界層理論。都是在風(fēng)洞實(shí)驗中經(jīng)過(guò)大量觀(guān)測后提出來(lái)的,并且它們的應用又得到了風(fēng)洞試驗的驗證。在飛行器的研制和發(fā)展中,風(fēng)洞的作用更為明顯。從1930年世界上出現**架飛機以來(lái),所有飛行器的研制都離不開(kāi)風(fēng)洞。很多氣動(dòng)布局的新技術(shù),都是在大量的風(fēng)洞實(shí)驗中取得的。例如從1927年到1941年,飛機的最大飛行速度大約由180km/h提高到600km/h左右,增加接3倍多,如果單靠提高發(fā)動(dòng)機功率來(lái)取得速度增長(cháng),則需要把發(fā)動(dòng)機功率提高到27倍以上,但實(shí)際發(fā)動(dòng)機功率僅增加了3倍。飛機速度的增加,主要是由于減小了飛機的廢阻力,尤其是各部件之間的干擾阻力。當時(shí)這些減阻措施都是經(jīng)過(guò)風(fēng)洞試驗后提出的。又如1940年后的層流翼型,1950年后的后掠翼、三角翼布局,1960年后的變后掠翼和超臨界翼型,1970年后的邊條翼等.都是先在風(fēng)洞中進(jìn)行了大量的試驗后才運用到飛機設計中去的。
世界上**座風(fēng)洞是F.H.韋納姆于1869~1871年在英國建造的。它是一個(gè)兩端開(kāi)口的木箱,截面45.7厘米×45.7厘米,長(cháng)3.05米。美國的O.萊特和W.萊特兄弟在他們成功地進(jìn)行世界上**次動(dòng)力飛行之前,于1900年建造了一個(gè)風(fēng)洞,截面40.6厘米×40.6厘米,長(cháng)1.8米,氣流速度為40~56.3千米/小時(shí)。以后,許多國家相繼建造了不少較大尺寸的低速風(fēng)洞;旧嫌袃煞N形式,一種是法國人A.-G.埃菲爾設計的直流式風(fēng)洞;另一種是德國人L.普朗特設計的回流式風(fēng)洞,F在世界上最大的低速風(fēng)洞是美國國家航空和航天局(NASA)埃姆斯(Ames)研究中心的12.2米×24.4米quan尺寸低速風(fēng)洞。這個(gè)風(fēng)洞建成后又增加了一個(gè)24.4米× 36.6米的新實(shí)驗段,風(fēng)扇電機功率也由原來(lái)25兆瓦提高到100兆瓦。**次世界大戰以后,由于使用了金屬結構材料,出現了單翼機,再加上翼剖面和機翼平面形狀的改進(jìn),飛機速度有了很大提高。因而提出了一系列空氣動(dòng)力問(wèn)題,例如如何提高螺旋槳的效率;在較高雷諾數下翼剖面及其他模型的特征;如何減小飛機的廢阻力等等。為了解決這些問(wèn)題,從1925年至1933年期間,低速風(fēng)洞向大型和高速兩個(gè)方向發(fā)展。一些比較大型的風(fēng)洞可以進(jìn)行quan尺寸的螺旋槳試驗,用以改進(jìn)螺旋槳的葉片幾何形狀及其與發(fā)動(dòng)機、飛機之間的相互位置等等。1933年美國建成了**個(gè)quan尺寸風(fēng)洞,可以在真實(shí)飛機或quan尺寸模型上研究如何減小飛機各部件以及它們之間相互干擾所引起的廢阻力。同時(shí)也出現了高速風(fēng)洞,用以研究螺旋槳轉速增高和直徑加大所引起的尖部氣流的壓縮性影響的問(wèn)題。1944年在美國阿姆斯研究中心建成一座12.2米×24.4米quan尺寸低速風(fēng)洞,1982年為滿(mǎn)足直升機和新型垂直短距起落飛行器的需要,又對該風(fēng)洞作了重大改造,增加了一個(gè)24.4m×37.6m的新試驗段。
早在1932年,為了解決炮彈的氣動(dòng)力問(wèn)題以及研究超聲速流動(dòng)的一般規律,阿克雷特教授在瑞士建造了一個(gè)連續式的超聲速風(fēng)洞,試驗馬赫數為2。為了克服驅動(dòng)功率不足的困難,風(fēng)洞采用了低于大氣壓力的工作狀態(tài),雖然雷諾數低,但降低了功率。在這種類(lèi)型的風(fēng)洞中進(jìn)行的試驗研究工作為超聲速飛行器的設計打下基礎。1956年,美國空軍阿諾德工程發(fā)展中心建成了當今世界上最大的超聲速風(fēng)洞,試驗段尺寸為4.88m×4.88m, 馬赫數為1.5~4.75,風(fēng)洞功率達161000kw.跨聲速風(fēng)洞的出現在超聲速風(fēng)洞之后。1947年美國航空航天局(NASA)蘭利研究中心采用試驗段洞壁開(kāi)槽的方法,研制成功世界上**座跨聲速風(fēng)洞。正是根據這個(gè)風(fēng)洞所取得的試驗數據,1948年飛機**次突破了“音障”。
我國**座風(fēng)洞是1934年清華大學(xué)自行設計的1.52m低速風(fēng)洞。該風(fēng)洞于1936年建成,后因日本侵華戰爭爆發(fā),北京淪陷,此風(fēng)洞被毀。從1958年我國開(kāi)始建造生產(chǎn)性風(fēng)洞,經(jīng)過(guò)40余年的發(fā)展,目前已有低速風(fēng)洞13座,跨聲速風(fēng)洞15座,高超聲速及及超高速試驗設備16座。中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心(CARDC)的8m×6m/12m×16m雙試驗段直流式低速風(fēng)洞、2.4m×2.4m引射式跨聲速風(fēng)洞、2m激波風(fēng)洞及200m自由飛彈道靶等設備均居亞洲**。另外,還建成了一批用于教學(xué)、研究的小型風(fēng)洞。國內現有的這些風(fēng)洞為我國自行車(chē)研制**飛機、導彈、飛船、衛星及火箭提供了大量試驗數據,為獨立自主發(fā)展我國航空航天事業(yè)做出了很大貢獻。