Дозвуковая аэродинамическая труба (АТ) постоянного действия (рисунок 1) состоит из рабочей части 1, обычно имеющей вид цилиндра с поперечным сечением в форме круга или прямоугольника (иногда эллипса или многоугольника).

Исследуемая модель 2 крепится специальными держателями к стенке рабочей части АТ или к аэродинамическим весам 3. Перед рабочий частью расположено сопло 4, обеспечивающее поток газа с заданными и постоянными по сечению величинами скорости, плотности и температуры. Для выравнивания потока перед соплом, гашения вращательных скоростей и уменьшения турбулентности служит выравнивающая решетка (хонейкомб) 5. Диффузор 6 уменьшает скорость и повышает давление потока, выходящего из рабочей части. Компрессор (вентилятор) 7, приводимый в действие силовой установкой 8, компенсирует потери энергии; направляющие лопатки 9 уменьшают потери; 12 – обратный канал. Радиатор 10 обеспечивает постоянство температуры газа в рабочей части. Если в сечении канала АТ статическое давление должно равняться атмосферному, в нем устанавливается клапан 11.

Прототип аэродинамической трубы был создан в 1897 К. Э. Циолковским, использовавшим для опытов поток воздуха на выходе из центробежного вентилятора. В 1902 Н. Е. Жуковский построил аэродинамическую трубу, в которой осевым вентилятором создавался воздушный поток со скоростью до 9 м/сек. Первые аэродинамические трубы разомкнутой схемы были созданы Т. Стантоном в Национальной физической лаборатории в Лондоне в 1903 и Н. Е. Жуковским в Москве в 1906. Первая аэродинамическая труба со свободной струей в рабочей части была построена Ж. Эйфелем в Париже в 1909. Дальнейшее развитие аэродинамических труб шло преимущественно по пути увеличения их размеров и повышения скорости потока в рабочей части (где помещается модель), которая является одной из основных характеристик аэродинамической трубы.

Современный вентилятор дозвуковой аэродинамической трубы изображен на рисунке 2.

Перед вентилятором диффузор может быть, а может и отсутствовать. Это зависит от согласования с характеристиками вентилятора. Но перед первым поворотным коленом необходимо снизить скорость потока для уменьшения гидравлических потерь на поворот потока. Вот почему в этой части тракта трубы располагают диффузор.

 

Концерн General Motors использует самую мощную на сегодняшний день аэродинамическую трубу, которая находится недалеко от Детройта. Воздушный поток, достигающий скорости 240 км/ч, создает циклопических размеров (диаметр около 13 м) вентилятор (рис.1.), который приводится в действие электродвигателем мощностью 4500 л.с. Согласно законам аэродинамического моделирования, воздушный поток, огибающий машину, должен быть достаточно объемным — чтобы избежать влияния стен, искажающих картину обтекания. Как и любой прибор такого рода, мичиганская труба оборудована точнейшими «весами», замеряющими аэродинамическое сопротивления автомобиля в целом и его отдельных частей. Фото ( Creative Commons license ): Joe Polimeni/General Motors

Еще один пример вентилятора аэродинамической трубы изображен на рисунке 2.

 

Как правило, выбор импеллера зависит от физических размеров модели, веса и используемого двигателя.

Импеллер (рис.1.) включает воздухозаборник, ротор, двигатель, рама крепления двигателя и труба - статор. Поскольку воздух затянутый в импеллер имеет определенный вес и выходит под давлением с высокой скоростью, возникает реактивная тяга (удельный импульс).

Хотя все части импеллера важны, лопасти ротора являются наиболее критическими для характеристики импеллера. Внешний кожух (статор) помогает направлять воздушный поток назад и предотвращает "концевые потери, " то есть, неэффективность, вызванная воздушными вихрями, сформированными на концах лопасти. Если есть слишком большое расстояние между концами лопастей и статором, стенные, воздушные вихри могут прервать гладкий воздушный поток. После того, как воздух вышел из ротора, он проходит через статорные неподвижные лопасти. Они спрямляют завихряющийся воздушный поток, закрученный ротором.

Необходимо всегда правильно подбирать пару – двигатель, импеллер. Важно выбирать двигатель, который обладает именно теми характеристиками, которые рекомендует производитель импеллеров.