Orkan i vindtunnel hjälper flygindustrin

Taggar: Bolag: Valmet Teman: flygindustrin

Teknolog Christian Perret utanför vindtunnelbygget.

Orkan i vindtunnel hjälper flygindustrin

Landets flygplanstillverkare får inom kort tillgång till en vindtunnel, som kan användas för att undersöka luftströmningen kring flygplansmodeller. Det är maskiningenjörsavdelningen vid Tekniska högskolan som bygger tunneln — eller tunnlarna, för också en liten överljudstunnel håller på att byggas. Men det är kanske för tidigt att vänta sig en industri för överljudsplan i Finland? Björn Palmén presenterar vindtunneln för Forum läsare.

Tekniska högskolan skall få en vindtunnel inom kort. 1968 på hösten göts betongskelettet kring tunneln efter ett tiotal år av planering och just nu lägger man sista handen vid tunnelns många finesser. Tunneln är ett av projekten vid Strömningslaberatoriet, som hör till högskolans maskiningenjörsavdelning, berättar teknolog Christian Perret. Den kan användas för många ändamål — främst har man kanske tänkt sig testning av flygplansmodeller, vingprofiler osv., men intresset för tunneln är redan stort inom industrin för alla möjliga tillämpningar.

12

Christian Perret gör som bäst sitt diplomarbete om upphängning av flygplansmodeller i vindtunneln. Man kommer att mäta krafterna som verkar på modellerna med två olika system — det ena är en mekanisk trådvåg, där modellen hänger i trådar, och det andra grundar sig på töjningsgivare inne i modellen vars mätresultat överförs elektriskt.

Man räknar med att få vindar på upp till 65 meter i sekunden (234 km i timmen) i tunnelns mätsträcka — och det motsvarar redan minst full orkan. Valmet har donerat vindmotorn, en likströmsmotor på 275 kW som driver en tiobladig pro Forum 10/7 peller. För att kunna göra modellexperiment behöver man en större strömningshastighet än vid experiment i full skala. Detta hänger ihop med att strömningen kring modellen skall vara likvärdig. Fysikaliskt kräver detta att Reynolds tal skall vara konstant, och Reynolds tal är produkten av strömningshastigheten och en längddimension samt beror dessutom av luftens viskositet. När modellens dimensioner minskar måste därför strömningshastigheten öka.

När luftens strömningshastighet ökar över 60 meter i sekunden börjar olika tekniska och teoretiska komplikationer att inträda vid experimenten, vilket gör att detta hastighetsområde är ett klart avgränsat område. Det finns vindtunnlar för ett flertal olika hastighetsområden, och därför kallas den första vindtunneln, som bara åstadkommer dubbla hastigheten hos en orkan, för »låghastighetsvindtunneln». Vid Högskolan ämnar man inte — åtminstone tillsvidare — försöka sig på alla dessa strömningshastigheter, men en överljudstunnel, där vindhastigheten blir upp till 5 ggr större än ljudets, är däremot redan under byggnad. Låghastighetsvindtunneln är sluten, den biter sig själv i svansen så att säga. Vinden hinner vina 69 meter i tunneln innan den sugs in i propellern igen bakifrån. Därför har den varit tvungen att ändra riktning fyra gånger. Det finns nämligen två slag av vindtunnlar: de raka, så kallade Eiffel-tunnlarna och de slutna Prandtl-tunnlarna. En rak tunnel är öppen i bägge ändar och beroende av den verkliga vinden vid öppningarna, och strömningsförhållandena blir aldrig lika bra som i en sluten. Nackdelen med den slutna tunneln är att den är dyrare att framställa — högskolans tunnel har kostat närmare en miljon mark — och effektbehovet för motorn är större. Märtsträckans tvärsnitt är två meter gånger två meter, avskuren som en åttkant, men tunnelns tvärsnitt varierar mycket. I tryckkammaren strax före mätsträckan är tvärsnittet över fem meter. Tunneln är åttkantig överallt, utom vid propellern där den är rund. Mätsträckan är över fyra meter lång, och här virvlar allså luftens molekyler förbi på mindre än en tiondedels sekund. Virvlar är förresten ett mera olämpligt ord i sammanhanget, man försöker ju få strömningen så laminär, jämn och virvelfri, som möjligt. Efter mätsträckan är tunneln

IH LIKRIKTAR plötsligt avklippt — en fyra centimeters spalt i väggarna hjälper till att jämna ut trycket mellan tunneln och omgivningen samtidigt som den förbättrar strömningsförhållandena efter mätsträckan. Här sker en luftförlust som måste kompenseras genom att extra luft hela tiden matas in i tunneln, men samtidigt hjälper denna nya luft till att motverka temperaturhöjningar i tunneln.

Man kan göra en massa mätningar med en vindtunnel. En tillämpning är att man mäter de krafter som verkar på en flygplansmodell, lyftkraft, motstånd, sidkraft och olika vridmoment som tippmoment, girmoment och rollmoment. Man kan också göra en massa andra försök för att till exempel bara se hur luften strömmar genom att tillsätta rök i tunneln. Så kan man undersöka med modeller om röken slår ner från skorstenar — bland annat Wärtsilä har redan utfört vindtunnelförsök med fartygsskorstenar och deras benägenhet att slå ner röken på passagerarnas bästa soldäck vid olika vindförhållanden, Dessa försök gjordes i en liten Eiffel-tunnel som byggdes för ändamålet. Man har i bl.a. Amerika utfört experiment med störtlopp på skidor inne i vindtunnlar, där skidlöparen stått stilla och provat vindens motstånd vid olika ställningar på kroppen. I Valmets vindtunnel i Tammerfors, som numera har rivits, gjorde man för tio år sedan motsvarande försök med backhoppare. Högskolans vindtunnel kan man faktiskt gå in i också när den är i gång, men detta är inte direkt tillrådligt vid högsta hastighet. Någon risk att sugas in i propellern löper man däremot inte, tunneln är full med anordningar som jämnar ut strömningen och hindrar turbulens. De hindrar också stora föremål att flyga omkring vilket kanske kan lugna den som vill försöka. Riktigt tillräckligt stor för en skidlöpare är tunneln nog inte, tunnelväggarna är för nära och inverkar på strömningen. Strömningslaboratoriets laboratorieingenjör tekn.lic. Seppo Laine berättar, att det enda som nu saknas är personal. Det skulle behövas mekaniker och tekniker som kan hålla tunneln i gång. Men man hoppas att det skall hittas anslag också för det ändamålet — annars är ju de 1,4 miljoner mark som låghastighetstunneln och överljudstunneln hittills kostat mer eller mindre outnyttjade.

PROPELLERAGCREGAT

LEDSKENEHÖRN (4 st)

TRYCKKAMMARE

VIDVINKEL- PLATS FÖR UPP DIFFUSOR TILL 8 NÄT

MÄTSTRÄCKA (utbytbar)

LUFTSPALT SKYDDSNÄ 5 10 m 1 i 15570 P

Planskiss av Tekniska Högskolans låghastighetsvindtunnel. Manöver- och mätaggregat befinner sig inomhus vid mätsträckan. MNäten i tryck kammaren gör hastighetsfördelningen jämnare,

Forum 10/7 13