南华早报报道，《空气动力学报》最新一期上，绵阳气动院的吴君强（音译）高工撰文指出，2007年以来，中国狂建18座新的风洞，其中8米以上的风洞就有4个，而美欧最大风洞不超过5米。相比之下，美国类似风洞有11个，欧洲7个，中国正好“通吃”美欧。报道没有详细说，但估计这些都是亚音速风洞。
https://www.scmp.com/news/china/science/article/3248890/china-builds-worlds-largest-civil-wind-tunnel-complex-beat-boeing-airbus?module=top_story&pgtype=homepage
风洞的作用不用多说，风洞也是越大越好。再先进的风洞设计都有壁面效应，气流与壁面发生交互作用，靠近避免的流场必然发生畸变，引起数据失真。一般用相似性原理，假定缩比模型的风洞数据可以放大到全尺寸自由飞的飞机，但这是有条件的。在速度较低，姿态平稳的飞行状态，这样的放大问题不大。但速度接近音速、处于相对激烈的机动飞行时，各种局部现象与飞行体的尺度高度相关，放大就不大精确了。
比如说，机翼与机体的结合部的气流情况较复杂，翼下发动机短舱和翼尖附近也是一样，当然还有尾翼。在横滚与偏航复合动作时，两侧的气流不对称，同样与部件尺度有关。
尺度的影响是空气粘性导致的。粘性对飞行体表面附近的气流带来摩擦和湍流，距离越近、相对速度越大，影响越大，空气湿度、密度（由于高度的变化）等也有影响。这是空气的本质现象，没法回避，越是接近音速，问题越大，因为空气的可压缩性也更加显著了。
这只是气动方面，还有振动特性、气动噪声特性等。振动特性是直接与尺寸相关的，先进航空制造像汽车一样，越来越倾向于大件。复材既是好消息，又是坏消息。复材可以通过编织和堆叠“剪裁”机械和气动性能，但结果经常超过理论和经验公式的范围，只有实测才可靠，大尺寸风洞是必须的。
还有除冰特性。机翼前缘结冰是重大安全危害，但结冰不是沿前缘均匀分布的，而是与局部的气流流速、温度、压力、雷诺数等密切相关。除冰能力过度是浪费，不足则影响飞行安全。
中国早就有完整的军用风洞群，但那主要集中在相对小尺寸、跨音速到超音速范围，与民航客机需要的大尺寸高亚音速风洞不一样。中国的新风洞群填补了这一空缺，也为中国进一步民机发展打下了坚实的基础。
新风洞群自然在C919上初试牛刀，其结果是C919的机舱比波音737、空客A320更加宽敞，但阻力更小，油耗比波音和空客的同级飞机降低10%；巡航噪声只有60分贝，相当于大声说话的声音，波音737是80分贝，相当于重卡驶过的噪声。
中国还将用新的风洞群测试各种新型设计，包括无尾飞翼、翼身融合体、新型气动构型，大量的气动和飞控问题有待研究。
还记得中国高超音速风洞的贡献吗？中国的大型风洞群也来了，大飞机真的要起飞了。
对了，现在有计算机仿真，还需要风洞吗？F-35大量使用计算流体力学仿真，结果设计出来毛病百出，包括跨音速飞行时严重的垂尾颤振问题，这是空气流动与结构弹性复杂互动的结果。计算机速度再快，细微的物理现象还是在基本假设中简化、忽略，但不知道什么时候就跳出来咬你一口。风洞还是必要的。可以用计算机仿真做掉大部分先导工作，最后还是要用风洞验证的。
有人指出，中国风洞群可能对汽车、高铁减阻有大贡献。这又对又不对。飞机风洞以高速为主，民航客机更是高亚音速。接近音速时，空气的可压缩性显著，流动现象不再能用简单流体描述，计算流体力学的各种简化假定的局限性还是凸显。
但在汽车这个速度，空气性质还是比较简单，计算流体力学在很大程度上是管用的，反而倒是模型高度精细化导致计算量暴增成为问题，不是那个汽车公司都有超级计算机随时可以调用的，索性用风洞吹一吹还省事。但这也只需要低速风洞，尺寸也不需要8米那么夸张，那样的风洞耗电太大，“随便用用”可是用不起。
另一个不同的是：飞机吹风洞时，是用支架“架空”的，四面浮空，模拟在自由空气环境里飞行的状态。汽车是在地面行驶的，车底、车轮与地面的气流交互作用是汽车吹风洞要重点研究的问题，既要有足够的下沉力、防止行驶时发飘，又不能导致过度的风阻和摩擦阻力。
好在汽车公司多，车型迭代快，风洞需求大，业内共建共享是好选择，但需要做好客户数据保护。
高铁也是一样，比汽车风洞大一点，但没差多少，还可以用来吹卡车。
军事撰稿人
