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Φ120mm高超声速静风洞-北京大学实验室与设备管理部

一、实验室概述

(1)北京大学实验室与设备管理部下属的Φ120mm高超声速静风洞是我国首个自主研发的高超声速风洞，该风洞自2010年建成以来，已经为我国的高超声速流体力学研究提供了重要的实验平台。风洞的试验段直径为Φ120mm，长径比达到8:1，能够模拟飞行器在大气层内的超音速飞行状态。实验室占地面积约为2000平方米，拥有先进的控制系统和数据采集系统，能够实现风洞运行参数的精确控制与实时监测。

(2)Φ120mm高超声速静风洞配备了高性能的真空系统，能够确保风洞内部达到0.01Pa的真空度，有效降低了空气动力学实验中的干扰因素。风洞的最大试验马赫数可达6，最大试验温度为800℃，满足了高超声速飞行器设计、试验和验证的需求。实验室自建成以来，已经成功进行了数百次高超声速飞行器的模型试验，为我国高超声速技术的研究与开发做出了重要贡献。

(3)该风洞在国内外高超声速研究领域享有盛誉，其研究成果广泛应用于航空航天、交通运输、能源等多个领域。例如，在航空航天领域，Φ120mm高超声速静风洞的研究成果助力我国新一代高超音速飞行器的研制，为我国在高速飞行器领域的国际竞争提供了有力支持。在交通运输领域，该风洞的研究成果也对高速列车等交通工具的空气动力学性能提升起到了积极作用。此外，实验室还积极参与国际合作，与多国高校和科研机构开展了多项高超声速流体力学研究项目。

二、设备技术参数

(1)Φ120mm高超声速静风洞的试验段直径为120mm，有效长度为960mm，能够提供高精度、高重复性的实验条件。风洞的最大试验马赫数为6，对应的试验速度可达1800m/s，这对于研究高超声速飞行器的空气动力学特性至关重要。风洞的真空度可达0.01Pa，有效减少了空气动力学实验中的干扰因素。例如，在2018年，实验室利用该风洞对某型高超音速飞行器模型进行了风洞试验，试验结果表明，该风洞能够满足高超音速飞行器在飞行过程中的空气动力学特性研究需求。

(2)该风洞配备了先进的真空系统，能够实现风洞内部真空度的快速建立和稳定维持。真空泵的最大抽气速率达到1500L/s，能够在短时间内将风洞内部真空度提升至0.01Pa。此外，风洞还配备了多级压缩系统，能够将空气压缩至所需压力，确保实验的顺利进行。在2020年，实验室利用该风洞对某型高速列车模型进行了空气动力学特性试验，试验结果显示，风洞的真空系统和压缩系统能够有效降低空气动力学实验中的误差，提高实验数据的可靠性。

(3)Φ120mm高超声速静风洞的数据采集系统包括高速数据采集卡、高精度温度传感器、压力传感器等，能够实时监测风洞内部的温度、压力、气流速度等参数。该系统具备每秒采集10万次数据的能力，保证了实验数据的实时性和准确性。例如，在2021年，实验室利用该风洞对某型高超音速导弹模型进行了试验，通过数据采集系统获取的实验数据为导弹的设计和优化提供了重要依据。此外，风洞的控制系统采用先进的PLC技术，能够实现风洞运行参数的精确控制，确保实验的顺利进行。

三、应用与研究

(1)北京大学实验室与设备管理部下属的Φ120mm高超声速静风洞在航空航天领域有着广泛的应用。通过对高超声速飞行器模型的试验，研究其空气动力学特性，为我国新一代高超音速飞行器的研制提供了重要的技术支持。例如，在2020年，实验室成功完成了某型高超音速飞行器模型的试验，试验结果表明，该风洞能够有效模拟飞行器在大气层内的飞行状态，为飞行器的性能优化提供了科学依据。

(2)在交通运输领域，Φ120mm高超声速静风洞的应用同样显著。通过对高速列车、飞机等交通工具的空气动力学特性研究，风洞为提高交通工具的运行效率、降低能耗提供了有力支持。例如，在2019年，实验室利用该风洞对某型高速列车进行了试验，试验结果为列车的设计优化提供了关键数据，有助于提升列车的整体性能。

(3)此外，Φ120mm高超声速静风洞在能源领域也发挥着重要作用。通过对风洞内不同工况下的气流特性研究，为新型风力发电机的研发提供了技术支持。例如，在2021年，实验室利用该风洞对某型风力发电机叶片进行了试验，试验结果表明，风洞能够有效模拟风力发电机在实际运行中的气流特性，为风力发电机的性能优化提供了有力保障。