تونل باد

{wind tunnel} [حمل ونقل هوایی، علوم جَوّ] اتاق مجهز تونل مانندی برای مطالعه و آزمایش ویژگی های آئرودینامیکی مدل که در آن انواع شاره به شیوه های گوناگون و در شرایط مختلف دمیده میشود

اهمیت فراهم ساختن امکانات تجربی در داخل آزمایشگاه به منظور ایجاد جریان هوا که پرواز واقعی را در اتمسفر مدل کند به سال ۱۸۷۱ بر می گردد. در آن زمان فرانسیس ون هام ( Frsncis Wenham ) در انگلستان اولین تونل باد تاریخ را ساخته و مورد استفاده قرار می دهد. از آن تاریخ تا اواسط سال ۱۹۳۰ تقریباً همه تونل های باد به منظور ایجاد جریان هایی با سرعت ۰ تا ۲۵۰ مایل بر ساعت طراحی شدند. در اواخر سال ۱۹۴۰، گسترش و توسعه هواپیماها به طور فزاینده ای گران شد همچنین هزینهٔ طراح های ناموفق هواپیما رو به افزایش بود. به همین علت طراحان هواپیما به دنبال راهی برای مدل کردن هواپیما به صورت ریاضی و شبیه سازی پایداری و کنترل می گشتند تا آن جایی که دیگر نیازی به ساخت هواپیما نباشد. این مسئله با افزایش سرعت هواپیماها همراه شد و باعث افزایش نیاز به تونل های باد پیچیده تر گشت. و به طور اختصاصی بعد از جنگ جهانی دوم به تونل های ما فوق صوت نیاز بود.
تونل های باد ما فوق صوت به صورتی کار می کنند که بر خلاف منطق به نظر می آید؛ مثلاً در گلوگاه تونل باد تنگ شده انتظار می رود که سرعت بادی که از میان آن عبور می کند افزایش یابد بنابراین به نظر می آید که در چنین تونل بادهایی مدل باید در گلوگاه قرار گیرد، تا با سطح بالاتری از سرعت جریان در تماس باشد. اما واقعیت بدین گونه است که به محض رسیدن جریان به این قسمت سرعت هواپیما به ۱ ماخ می رسد، هوا متراکم و گرم می شود. وقتی که هوا از این گلوگاه عبور می کند ( در واقع سرعتش بیشتر از ۱ ماخ است ) انرژی که در هوا به علت متراکم شدن و گرم شدن ذخیره شده بود، به انرژی جنبشی تبدیل می شود. به بیان دیگر تمام این انرژی ذخیره شده مجبور به تبدیل شدن به گونه دیگری از انرژی می باشد و در فرم جدید میزان زیادی هوا با سرعت بسیار بالا در حال حرکت از میان تونل می باشد. تونل باد ما فوق صوت به این طریق کار می کند و مدل در مقطعی از تونل که گشاد می شود قرار می گیرد.
تعداد بسیار زیادی تونل ما فوق صوت کوچک در دهٔ ۴۰ میلادی مورد استفاده بودند اما طراحان هواپیما به تونل های بزرگتری برای مدل هایشان نیاز داشتند. در سال ۱۹۴۸ کمیتهٔ ملی مشورتی هوانوردی ( ناکا ) شروع به ساخت تونل بادهای مافوق صوتی با ابعاد ۱٫۲*۱٫۲ متر در مرکز تحقیقاتی لانگلی در سواحل اتلانتیک در ویرجینیا کرد. در همین زمان تأسیسات دیگر ناسا در مرکز ایمز واقع در کالیفرنیا نیز شروع به شاخت تونل مافوق صوت نسبتاً بزرگتر و پیچیده تر کرد.

اتاق مجهز تونل‌مانندی برای مطالعه و آزمایش ویژگی‌های آئرودینامیکی مدل که در آن انواع شاره به شیوه‌های گوناگون و در شرایط مختلف دمیده میشود.

💡 مطالعه رسمی آیرودینامیک به معنای امروزی در قرن هجدهم آغاز شد، اگرچه مشاهدات مفاهیم اساسی مانند درگ آیرودینامیک خیلی زودتر ثبت شده بود. بیشتر تلاش‌های اولیه در آیرودینامیک برای رسیدن به پرواز سنگین‌تر از هوا بود که اولین بار توسط اتو لیلینتال در سال ۱۸۹۱ نشان داده شد. از آن زمان، استفاده از آیرودینامیک از طریق تجزیه و تحلیل ریاضی، تقریب‌های تجربی، آزمایش تونل باد، و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، پایه‌ای منطقی برای توسعه پروازهای سنگین‌تر از هوا و تعدادی از فناوری‌های دیگر تشکیل داده‌است.

💡 آندری در سال ۱۹۰۸ در دو دانشگاه روسیه پذیرفته شد؛ مدرسه عالی فنی مسکو و انستیتوی مهندسان راه‌آهن. توپولف به مدرسه عالی فنی مسکو رفت و در سال ۱۹۰۹ مطالعه آیرودینامیک را زیرنظر ژوکوفسکی، از پیشگامان صنعت پرواز روسیه، آغاز کرد. در همین دوران بود که آندره یکی از اولین تونل‌های باد جهان و اولین تونل باد روسیه را برای آزمایشگاه مدرسه عالی فنی ساخت. او در مهندسی مکانیک و تکنولوژی دکترا گرفت.