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“風(fēng)速8m/s穩(wěn)態(tài)測(cè)試啟動(dòng)，注意監(jiān)測(cè)無人機(jī)升力數(shù)據(jù)！"風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室里，測(cè)試工程師周工的指令剛落，試驗(yàn)段內(nèi)的植保無人機(jī)模型便在均勻氣流中保持懸停姿態(tài)。控制臺(tái)屏幕上，升力、阻力、姿態(tài)角等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跳動(dòng)，研發(fā)工程師吳工緊盯曲線變化，不時(shí)在筆記本上記錄。這一幕，是通用風(fēng)洞服務(wù)低空裝備研發(fā)的日常場(chǎng)景。無需定制化改造，通用風(fēng)洞憑借標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)場(chǎng)模擬能力，成為多數(shù)低空裝備從設(shè)計(jì)原型到量產(chǎn)落地的必經(jīng)測(cè)試環(huán)節(jié)，撐起了低空裝備研發(fā)的基礎(chǔ)測(cè)試體系。
通用風(fēng)洞，即具備標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)場(chǎng)參數(shù)（風(fēng)速范圍3-50m/s、湍流強(qiáng)度≤0.1、風(fēng)場(chǎng)均勻度偏差≤1%）的基礎(chǔ)測(cè)試設(shè)備，可滿足植保無人機(jī)、小型巡檢機(jī)、輕型eVTOL等多數(shù)低空裝備的核心氣動(dòng)測(cè)試需求。其核心價(jià)值在于為不同類型的低空裝備提供統(tǒng)一、可控、可重復(fù)的測(cè)試環(huán)境，驗(yàn)證基礎(chǔ)氣動(dòng)性能、排查共性設(shè)計(jì)缺陷，為研發(fā)優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。
基礎(chǔ)性能驗(yàn)證：為低空裝備筑牢“飛行根基"
任何一款低空裝備的研發(fā)，首要任務(wù)是驗(yàn)證基礎(chǔ)氣動(dòng)性能——升阻比、穩(wěn)定性、續(xù)航相關(guān)的氣動(dòng)效率，這些核心指標(biāo)的初始驗(yàn)證，都能在通用風(fēng)洞中完成。
“我們這款新型植保無人機(jī)，理論設(shè)計(jì)升阻比3.5，但實(shí)際戶外試飛續(xù)航總達(dá)不到預(yù)期，麻煩幫我們?cè)谕ㄓ蔑L(fēng)洞里測(cè)測(cè)真實(shí)氣動(dòng)數(shù)據(jù)。"吳工將無人機(jī)模型固定在風(fēng)洞氣動(dòng)天平上，向周工說明需求。周工啟動(dòng)設(shè)備，xian進(jìn)行0-12m/s的風(fēng)速梯度測(cè)試，屏幕上的升阻比曲線很快呈現(xiàn)清晰趨勢(shì)。
“測(cè)試結(jié)果出來了，升阻比只有2.8，比理論值低20%，主要是翼型設(shè)計(jì)存在氣流分離問題。"周工指著粒子圖像測(cè)速圖，紅色的氣流分離區(qū)域在機(jī)翼中后段格外明顯，“你看，氣流在這里脫離翼面形成渦流，大幅增加了阻力。把翼型弧度從12%調(diào)整到15%，再優(yōu)化機(jī)翼后緣的厚度，應(yīng)該能改善。"
吳工團(tuán)隊(duì)按建議修改設(shè)計(jì)后，再次進(jìn)行通用風(fēng)洞測(cè)試，升阻比提升至3.4，接近理論值。“要是沒有通用風(fēng)洞的基礎(chǔ)測(cè)試，我們可能要在戶外反復(fù)試飛十幾次，既浪費(fèi)時(shí)間又增加損耗。"吳工感慨道。對(duì)于多數(shù)低空裝備而言，通用風(fēng)洞的基礎(chǔ)性能測(cè)試，就像“研發(fā)入門考試"，只有通過這一關(guān)，才能進(jìn)入后續(xù)的場(chǎng)景化優(yōu)化階段。
共性缺陷排查：規(guī)避低空飛行的“通用風(fēng)險(xiǎn)"
低空裝備飛行中，旋翼下洗氣流干擾、機(jī)身氣動(dòng)阻力過大、側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性不足等，是各類機(jī)型都可能遇到的共性風(fēng)險(xiǎn)。通用風(fēng)洞通過標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)場(chǎng)模擬，能精準(zhǔn)排查這些共性缺陷，提前規(guī)避飛行安全隱患。
某輕型eVTOL研發(fā)團(tuán)隊(duì)就曾借助通用風(fēng)洞解決了側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性問題。“戶外試飛時(shí)，遇到6m/s側(cè)風(fēng)，機(jī)身橫滾角就超過8°，存在失控風(fēng)險(xiǎn)。"研發(fā)主管鄭工帶著eVTOL模型找到周工，“我們懷疑是機(jī)身氣動(dòng)布局的問題，但沒法確定具體原因。"
周工啟動(dòng)通用風(fēng)洞的側(cè)風(fēng)測(cè)試模式，將側(cè)風(fēng)角度從0°逐步調(diào)整到30°，同步記錄機(jī)身姿態(tài)數(shù)據(jù)。“問題出在機(jī)身尾部的垂直尾翼面積不足，側(cè)風(fēng)作用下產(chǎn)生的抗?jié)L力矩不夠。"測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)側(cè)風(fēng)達(dá)到6m/s時(shí)，垂直尾翼產(chǎn)生的抗?jié)L力矩僅為需求值的65%。“把垂直尾翼面積增加20%，再測(cè)試看看。"
優(yōu)化后的eVTOL在通用風(fēng)洞中完成測(cè)試，6m/s側(cè)風(fēng)下橫滾角控制在±3°以內(nèi)，滿足安全要求。“這些共性的氣動(dòng)缺陷，不管是無人機(jī)還是eVTOL，都有可能遇到。通用風(fēng)洞的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試，能幫我們快速找到問題根源，不用為每個(gè)機(jī)型單獨(dú)設(shè)計(jì)測(cè)試方案。"鄭工說。
低空裝備通用氣動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)清單：1. 旋翼-機(jī)身氣流干擾導(dǎo)致的升力波動(dòng)；2. 機(jī)身氣動(dòng)阻力過大引發(fā)的續(xù)航不足；3. 中低風(fēng)速側(cè)風(fēng)下的姿態(tài)失控；4. 機(jī)翼/旋翼氣動(dòng)顫振隱患；5. 懸停狀態(tài)下的動(dòng)力能耗過高。
量產(chǎn)質(zhì)檢支撐：保障產(chǎn)品性能的“一致性底線"
當(dāng)?shù)涂昭b備進(jìn)入量產(chǎn)階段，通用風(fēng)洞又成為保障產(chǎn)品性能一致性的關(guān)鍵工具。通過抽取量產(chǎn)樣機(jī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)洞測(cè)試，可快速篩選出氣動(dòng)性能不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品，避免不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)。
某無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)檢負(fù)責(zé)人李工，每周都會(huì)將3-5臺(tái)量產(chǎn)樣機(jī)送入通用風(fēng)洞測(cè)試：“我們?cè)O(shè)定的合格標(biāo)準(zhǔn)是，8m/s風(fēng)速下升阻比≥3.0、側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性≤±4°。只要有一項(xiàng)不達(dá)標(biāo)，就會(huì)退回生產(chǎn)線重新排查。"
此前，該企業(yè)曾因未進(jìn)行風(fēng)洞質(zhì)檢，導(dǎo)致一批無人機(jī)因機(jī)翼氣動(dòng)參數(shù)偏差，出現(xiàn)續(xù)航縮水15%的問題，造成不小的經(jīng)濟(jì)損失。“現(xiàn)在有了通用風(fēng)洞的標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)檢，產(chǎn)品不良率從之前的7%降到了1.2%。"李工介紹道，“通用風(fēng)洞的測(cè)試流程固定、數(shù)據(jù)可比，非常適合量產(chǎn)階段的批量質(zhì)檢，不用為不同批次產(chǎn)品調(diào)整測(cè)試方案。"
未來升級(jí)：通用風(fēng)洞的“高效化與智能化"進(jìn)階
雖然無需定制化改造，但通用風(fēng)洞并非一成不變，而是朝著高效化、智能化方向升級(jí)，進(jìn)一步提升對(duì)低空裝備研發(fā)的支撐能力。
周工所在的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，就對(duì)通用風(fēng)洞進(jìn)行了智能化升級(jí)：“我們加裝了自動(dòng)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，測(cè)試完成后能自動(dòng)生成優(yōu)化建議；還實(shí)現(xiàn)了多機(jī)型快速換裝，從植保無人機(jī)到小型巡檢機(jī)，換裝調(diào)試時(shí)間從1小時(shí)縮短到20分鐘。"
未來，通用風(fēng)洞還將融入AI算法，通過學(xué)習(xí)海量低空裝備的測(cè)試數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別不同機(jī)型的氣動(dòng)設(shè)計(jì)短板；同時(shí)優(yōu)化風(fēng)洞能耗結(jié)構(gòu)，降低運(yùn)行成本，讓更多中小型低空裝備企業(yè)能負(fù)擔(dān)得起基礎(chǔ)測(cè)試服務(wù)。“通用風(fēng)洞的核心是‘普適性’和‘可靠性’，未來的升級(jí)方向，就是在保持這兩個(gè)核心優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，讓測(cè)試更高效、更智能。"周工說。
結(jié)語：通用風(fēng)洞，低空裝備研發(fā)的“基礎(chǔ)基石"
在低空裝備多元化發(fā)展的浪潮中，定制化風(fēng)洞解決了極duan場(chǎng)景、特殊機(jī)型的個(gè)性化測(cè)試需求，而通用風(fēng)洞則筑牢了研發(fā)的基礎(chǔ)防線。它無需復(fù)雜改造，卻能為多數(shù)低空裝備提供核心氣動(dòng)性能驗(yàn)證、共性缺陷排查、量產(chǎn)質(zhì)檢支撐，是低空裝備從設(shè)計(jì)圖紙走向真實(shí)天空的“必經(jīng)之路"。
從植保無人機(jī)到輕型eVTOL，從研發(fā)原型到量產(chǎn)產(chǎn)品，每一款低空裝備的平穩(wěn)飛行，都離不開通用風(fēng)洞的基礎(chǔ)賦能。隨著技術(shù)的不斷升級(jí)，通用風(fēng)洞將持續(xù)發(fā)揮“普適性測(cè)試樞紐"的作用，為低空裝備產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)支撐。
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由Delta德爾塔儀器聯(lián)合電子科技大學(xué)（深圳）高等研究院——深思實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)、工信電子五所賽寶低空通航實(shí)驗(yàn)室研發(fā)制造的無人機(jī)抗風(fēng)試驗(yàn)風(fēng)墻\可移動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬裝置\風(fēng)墻裝置，正成為解決無人機(jī)行業(yè)抗風(fēng)性能測(cè)試難題的突破性技術(shù)。
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