Warum verwenden nicht alle Windkanäle Magnete zum Aufhängen von Modellen?

Die NASA und die französische Luft- und Raumfahrtbehörde haben Forschungen zu magnetischen Aufhängungs- und Ausgleichssystemen (MSBS) durchgeführt, um Modelle während Windkanaltests aufzuhängen, wie dieses System in Südkorea.

  1. Wohin führte die Forschung von NASA und ONERA?
  2. Wenn MSBS Störungen durch die Federn und Arme reduziert, die normalerweise Modelle halten, warum verwenden dann nicht alle Windkanäle diese Technologie? Was sind die Nachteile?

Kann jemand auch ein Windkanal- oder Windkanal-Test-Tag erstellen?

Ich bin mir nicht sicher, aber ich denke, dass Magnete die Modelle im Vergleich zu Federn und Armen nicht stabil genug halten können. Könnte auch mit Gewichtsüberlegungen zu tun haben.
Interessantes Konzept! Ich würde erwarten, dass die Kontrolle der Stärke und Form des Magnetfelds schnelle Änderungen ermöglichen muss, und historisch war eine solche Kontrolle völlig unmöglich. Ich wäre daran interessiert, die Spezifikationen der Konverter zu sehen, die diese Magnete antreiben.
Gemäß diesem SAE-Papier waren " frühere Versuche der Magnetschwebebahn in der Luft- und Raumfahrtgemeinschaft aufgrund des großen magnetischen Luftspalts, der zwischen dem Modell und den Tunnelwänden erforderlich ist, auf einen kleinen Maßstab beschränkt " .
Ich denke, es gibt viele Gründe. Erstens können Sie kein Objekt mit statischen Magneten aufhängen (dafür gibt es ein bewiesenes Theorem), da es nicht stabil ist. Es wird also eine komplexe Elektronik benötigt. Die Magnetkraft gehört zum Abstand zum Quadrat, daher werden sehr starke Magnete benötigt, wenn sich das Modell nicht sehr nahe an der Tunnelwand befindet.
@PeterKämpf: Ernsthafte Frage, wenn wir (fast) Raketen auf der Erde landen können, warum können wir dann nicht die Elektromagnete eines magnetischen Windkanals steuern?
@ Andrius: Ich denke, Sie beziehen sich auf Earnshaws Theorem. Der Magnetismus verliert an Kraft 1 / d 3 , Na und? Wenn Sie den Tunnel in kleinen Maßstäben verwenden, finden Sie meiner Meinung nach Magnete, die stark genug sind.
@Andrius Könntest du uns auf das Theorem hinweisen? Möglich wäre es wie gesagt, aber der Luftspalt wäre ein Problem. Stellen Sie sich vor, Sie möchten Wasser durch eine Schleife leiten, bei der zwei Rohrsegmente fehlen, der größte Teil der Flüssigkeit geht verloren. Wenn Sie genug bezahlen, könnten Sie es schaffen, Sie könnten sogar einen Mann auf dem Mond landen. Es ist cool, aber zu teuer für den regelmäßigen Gebrauch mit aktueller Technologie (sogar Supraleiter "schwebend"), insbesondere in großen Windkanälen

Antworten (2)

Zwei Gründe:

  1. Wenn ein Modell in einem Magnetfeld hängt und dann der Windkanal eingeschaltet wird, sehen Sie eine Änderung der Kraft entlang der 'y-Achse' (Die Auftriebskräfte) und eine Änderung der Kraft entlang der 'x-Achse' ( Die Widerstandskräfte). Daher benötigen Sie einen komplexen Mechanismus, um diese Kräfte zu erfassen und das Magnetfeld so zu ändern, dass die Änderung der Kräfte durch die „Änderung des Magnetfelds“ kompensiert wird, sodass das Modell nicht in eine dieser Richtungen verschoben wird und bleibt statisch. Dann würden Sie die Änderung des Magnetfelds messen, um die Kräfte zu messen, und daher wird das System teuer und umständlich.
  2. Für Druckmessungen müssten Sie drahtlose Sensoren an den Pitot-Anschlüssen verwenden, da Sie nicht möchten, dass Rohre von den hängenden Modellen baumeln. Dies macht das Verfahren umständlicher und teurer

Aus diesem Grund wird die magnetische Aufhängung nicht überall verwendet, da das Verhältnis von Kosten zu Genauigkeit in normalen Windkanälen viel geringer ist als das Verhältnis in magnetisch aufgehängten Modellen von magnetischen Windkanälen

Würden die Vorteile einer besseren Modellkontrolle während des Testens nicht die anfänglichen Kosten aufwiegen? Was sind in diesem Zusammenhang die Nachteile herkömmlicher Windkanalaufbauten?
@techSultan Wer sagt, dass die Modellsteuerung besser wäre? Mit den aktuellen Halterungen haben wir eine extrem gute Modellkontrolle. Viel besser als mit Magnet, würde ich schätzen, da es sich nicht mit dem Problem befassen muss, dass sich das Modell bewegt, wenn sich der Windstrom ändert. Insbesondere würde ich denken, dass eine präzise Rotationskontrolle mit Magnetschwebebahn ein Problem wäre, während es mit den aktuellen mechanischen Halterungen einfach ist. Außerdem müssen wir uns keine Sorgen machen, dass das Modell mit Mach 2 abfliegt und Sachen (oder Menschen) kaputt macht, wenn (wenn) etwas schief geht.

Zumindest in den USA wurden fast alle unsere Windkanäle vor Jahrzehnten gebaut, bevor die Technologie dafür verfügbar war. Ich habe früher in der USAF-Basis gearbeitet, die die meisten US-Windkanäle hat. Die meisten von ihnen sind ziemlich alt. Einer von ihnen wurde tatsächlich nach dem Krieg aus Nazi-Deutschland mitgenommen, obwohl ich glaube, dass einer eingemottet ist.

Soweit die Gründe, warum sie nicht weit verbreitet sind, fallen mir folgende ein:

  1. Es ist viel komplizierter zu entwerfen und zu bauen. In der Technik wählt man normalerweise die weniger komplizierte Lösung, wenn sie gut genug ist. Anscheinend sind die vorhandenen gut genug, weil wir sie seit mehreren Jahrzehnten ziemlich effektiv nutzen.

  2. Ich bin mir sicher, dass es ein enormes Magnetfeld erfordern würde, da diese Modelle ziemlich groß (mehrere Meter) und daher ziemlich schwer sein können. Angesichts all der sehr empfindlichen Sensoren in den Tunneln wäre es wahrscheinlich mühsam, das Feld daran zu hindern, den Rest der Elektronik zu stören. Das gilt besonders in den Motorenprüfstollen, denn die Motoren selbst sind heute voll mit Elektronik. Fast alles in modernen Strahltriebwerken wird elektronisch gesteuert.

Hmm, ich hatte die magnetische Interferenz in Sensoren nicht berücksichtigt. Sie sagen, die meisten Windkanäle wurden vor Jahrzehnten gebaut. Ich nehme an, das bedeutet keine Festkörperelektronik. Was wäre, wenn wir einen MSBS-gesteuerten Windkanal mit abgeschirmten Drähten und Festkörperelektronik bauen würden? Wären magnetische Interferenzen immer noch ein Problem?
@techSultan Ich kann nicht wirklich mit Einzelheiten sprechen, zumal ich mich nicht erinnern kann, wie viel von dem Zeug geheim ist, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass ein enormes Magnetfeld im Bereich der Testartikel der Elektronik sehr helfen würde .
Es geht alles zurück auf die Klassifizierung. Ich denke, ich werde einfach die Windkanal-Leute meiner Schule fragen. Vielen Dank!
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