真正的大國重器：最強風洞耗電量相當於一座城市

飛行器的外形再好看，沒有經過風洞試驗，一切都是耍流氓。風洞是一種用於產生人造氣流的管狀通道，旨在研究空氣流經物體時所產生的氣動效應。用於測試的物體，通常叫做風洞模型，被置於管狀通道的中間。美國的航空工業之所以能源源不斷的產出好飛機，同擁有世界上最強的風洞有著很大的關係。

世界上第一座密封式風洞是由弗朗西斯?赫伯特?韋納姆和約翰?布朗寧在1871年研製的，距今已有140多年歷史。而真正將風洞應用于飛行器的測試是在1901年，由萊特兄弟實現。當今世界最大的風洞也是美國的，位於NASA的艾姆斯研究中心。

圖為艾姆斯研究中心的最大風洞被用於火星科學實驗室的下一代探測器的降落傘測試，請注意人和降落傘的尺寸對比。從1939年12月20日開始建造，於1944年才完工，風洞的規格為80×40英尺。當時，負責運營這座風洞設施的美國國家航空顧問委員會（NACA）的艾姆斯航空實驗室，也就是現在NASA的艾姆斯研究中心。

全球最大的風洞其實有兩個，統稱為國家全尺寸空氣動力學綜合設施（NFAC），現在由美國空軍的阿諾德工程研發中心負責運營。在這裡，既可以進行空氣動力學試驗，也擁有任何其他地方都沒有的聲學測試設備。

20世紀40年代建造的風洞對美國作出了巨大的貢獻，但國家和地方的航空部門認為它已不能滿足需求，測試風速應該達到230英里/小時（370千米/小時），體積也須擴大。美國沒有選擇重新建造一座風洞，而在20世紀70年代為這座風洞增加一個80英尺高（24.38米）、120英尺寬（36.57米）的風洞，預計改造成本相當於建造一個全新風洞設施的10倍。

改造工作始於1978年11月，到1980年6月的時候，這座風洞已總共進行超過600次研究測試。但為了實施改造，80×40英尺風洞曾經臨時關停過一段時間。而且在1982年，該風洞設施在測試時曾經遭遇一些損壞。

直到1987年11月12日，改裝工作才完工，兩座風洞被共同命名為國家全尺寸空氣動力學綜合設施。在這座綜合測試設施的附近，還有一座戶外空氣動力學研究設施，主要用於在飛機進入風洞前的評估。

經過改裝之後，最大可以提供300節（560千米/小時）的測試風速。在這座設施中的80×120英尺風洞，為美國進行相關研究提供了極大的便利。風洞內的6台巨型風扇全功率運轉，總共需要104兆瓦的電力，相當於給22.5萬人的小城市供電了。

為什麼風洞的尺寸如此重要呢？如果風洞太小，就只能進行縮比風洞模型試驗，或者是將飛機進行拆分，對各個子部件實施測試，非常的麻煩。但有了如此大的風洞之後，美國就可以進行戰鬥機的全尺寸試驗，它甚至能容納全尺寸的波音-737飛機。

依靠艾姆斯風洞，全尺寸戰鬥機無需拆分，就能實施測試。通過測試獲得的參數，可以幫助降低其阻力，並改善它們的著陸性能。戰鬥機在著陸的時候，發生險情的概率要高於其他狀態，因此獲得可靠的參數並改進性能就顯得尤為重要。

美國將這座巨型風洞用於空氣動力學、力學、模型雜訊、全尺寸飛機及其構件的研究。新飛行器的空氣動力學特徵將在這裡進行測試，且非常強調計算方法的準確性。此外，這裡也負責研究先進旋翼機與機身的空氣力學邊界。

依靠這座風洞，可以判定穩定性和控制的偏差，且能確定新飛機的靜態和動態特徵。在這裡大多數全尺寸飛機的升學特徵都能夠測試出來，而且可以找到雜訊源，並研究出減小雜訊的方法。

在這裡，除了平衡系統、測量變送器和熱電偶溫度感測器等常用的測試設備之外，還擁有激光測速儀和投影測試設備，可幫助判定風洞模型或飛機升力界面周圍的空氣流向和流速。

作為世界上最大的風洞，它主要用於測量普通固定翼飛機、旋翼飛機和垂直起降飛機的中高速空氣動力學特徵。在這裡測試過的飛機包括F-18、XV-15、80%的F-35戰鬥機風洞模型、全尺寸UH-60A黑鷹直升機、V-22魚鷹飛機等等，對美國航空業做出的貢獻是不可估量的。

2003年，該風洞設施曾經停止運營過一段時間。但僅僅兩年之後，美國空軍就得到命令，重新啟用這座風洞，將其用於高精度旋翼飛機的測試。在經過維護和修理之後，國家全尺寸空氣動力學綜合設施再次投入運營。

雖然計算機建模技術的發展，對風洞的依賴有所降低，但由於該設施可提供高精度的數據，所以在未來仍將扮演極其重要的角色。

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