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“陳主管,第三次實飛又失敗了!3架無人機編隊穿越峽谷時,中間那架突然失控,就是因為前后機的氣流干擾——戶外試飛根本測不出這種微觀氣流交互!"年輕的研發(fā)工程師小林沖進風洞實驗室,手里的試飛報告還帶著褶皺。風洞測試負責人陳主管沒有立刻回應,而是點開了電腦上的“數字風洞"界面,藍色的三維氣流場模型中,三架無人機的虛擬模型正在模擬編隊飛行,紅色的氣流干擾區(qū)域在機群中間清晰重疊?!皠e急,傳統(tǒng)風洞測不了多機協(xié)同,但數字風洞能把這個‘隱形干擾’扒出來。"陳主管的手指在界面上一劃,氣流場的動態(tài)模擬瞬間放慢了10倍。
當低空裝備從“單機作業(yè)"邁向“集群協(xié)同",傳統(tǒng)風洞的物理測試瓶頸愈發(fā)明顯——多機間的氣流干擾、動態(tài)編隊的氣動耦合、突發(fā)場景的連鎖反應,這些“看不見的博弈"很難在實體風洞中精準復刻。而數字風洞的出現(xiàn),正通過“虛擬復刻+實時計算"的方式,與研發(fā)團隊展開深度技術對話,破解集群飛行的核心難題。
多機干擾破解:數字風洞中的“氣流可視化"對話
“你看這個虛擬測試——當三機呈‘品’字形編隊,前后機的旋翼下洗氣流會在中間機的機翼位置形成‘渦流陷阱’,導致升力驟降18%,這就是失控的根源。"陳主管拖動鼠標,將數字風洞中的氣流干擾區(qū)域標紅,旁邊立刻彈出對應的力值數據。小林湊近屏幕,指著編隊間距參數:“我們之前設定的間距是5米,是不是太小了?"
“試試7米間距。"陳主管點擊參數修改按鈕,數字風洞瞬間重新計算,紅色干擾區(qū)域明顯縮小?!吧捣档?%,在安全閾值內了!"小林的聲音提高了幾分。陳主管又切換到“菱形編隊"模式:“但你們的物流編隊需要密集作業(yè),7米間距效率太低。再試試調整機翼安裝角,我們之前測過,向外偏折2°能抵消部分下洗氣流。"
半小時內,兩人在數字風洞中測試了8種編隊模式、12組間距參數和6種機翼角度,最終鎖定“品字形+6米間距+機翼外偏1.5°"的方案?!耙怯脤嶓w風洞,測這么多組合至少要3天,數字風洞半小時就搞定了。"小林看著最終的優(yōu)化數據,忍不住感慨。
一周后的實飛測試中,三架物流無人機編隊平穩(wěn)穿越峽谷,全程姿態(tài)波動不超過±1°。小林在復盤會上展示了數字風洞的預演數據與實飛數據對比圖:“誤差小于3%,數字風洞完q把多機氣流干擾的問題提前解決了!"
動態(tài)編隊測試:從“固定場景"到“實時推演"的突破
數字風洞的價值,不止于靜態(tài)參數優(yōu)化,更在于動態(tài)場景的實時推演。某無人機表演團隊的研發(fā)負責人張總,就帶著“10機動態(tài)編隊避障"的難題找到了陳主管。“戶外試飛時,只要有一架機變向,就會引發(fā)連鎖氣流干擾,導致編隊散亂。"張總點開一段試飛視頻,畫面中原本整齊的無人機群在避障時突然失控散開。
陳主管將表演編隊的避障路徑導入數字風洞,啟動“實時推演"模式:“我們給每架機加上動態(tài)氣流感應模塊,當某架機變向時,系統(tǒng)會實時計算其產生的氣流變化,并提前給周邊無人機發(fā)送調控指令。"虛擬場景中,當中間一架無人機突然向左避障時,數字風洞瞬間模擬出其產生的渦流軌跡,周邊無人機提前0.2秒調整旋翼轉速,完mei避開氣流干擾,編隊形態(tài)始終保持完整。
“能模擬突發(fā)陣風的情況嗎?"張總追問。陳主管點擊“場景疊加"按鈕,在虛擬環(huán)境中加入8m/s的突發(fā)陣風:“你看,即使疊加陣風干擾,系統(tǒng)通過實時氣流計算,能讓編隊調整時間從0.5秒縮短到0.1秒,完q不會散亂。"
基于數字風洞的優(yōu)化方案,該表演團隊在后續(xù)的大型演出中,成功完成了100架無人機的動態(tài)避障編隊表演,失誤率從之前的15%降至0。張總在感謝信中寫道:“數字風洞就像給無人機群裝了‘提前感知氣流的眼睛’,讓復雜編隊飛行從‘碰運氣’變成‘可控可測’。"
AI賦能:數字風洞與研發(fā)團隊的“智能對話"
“以前是我們圍著風洞調參數,現(xiàn)在是數字風洞主動給我們提建議。"小林指著屏幕上的AI優(yōu)化報告,對團隊成員介紹道。這份報告是數字風洞針對“5機物流編隊續(xù)航優(yōu)化"自動生成的,不僅標出了最you編隊模式,還給出了每架機的動力分配方案。
陳主管解釋道:“數字風洞的AI模型,已經學習了10萬組多機協(xié)同測試數據,能根據研發(fā)需求自動匹配最you方案。比如你們要提升續(xù)航,系統(tǒng)就會從編隊阻力、動力冗余、氣流利用三個維度計算,直接輸出建議。"
在一次“高原多機運輸"的測試中,AI模型就給出了意外的優(yōu)化建議?!拔覀冊鞠胱?架機保持同一高度飛行,AI建議采用‘階梯式高度編隊’,利用上層氣流降低整體阻力。"小林調出AI生成的編隊圖,“測試后發(fā)現(xiàn),續(xù)航提升了22%,比我們自己設計的方案還好!"
這種“研發(fā)需求輸入—AI模型分析—優(yōu)化方案輸出—虛擬驗證反饋"的智能對話模式,正在徹di改變低空裝備的研發(fā)流程。陳主管統(tǒng)計過一組數據:采用數字風洞+AI的研發(fā)模式后,多機協(xié)同裝備的研發(fā)周期平均縮短60%,研發(fā)成本降低70%,實飛成功率從50%提升至95%。
未來展望:數字風洞撐起“萬機協(xié)同"的低空藍圖
深夜的實驗室,陳主管、小林和張總圍在數字風洞的大屏幕前,看著上面“1000機協(xié)同運輸"的虛擬推演畫面?!拔磥淼涂瘴锪饕獙崿F(xiàn)‘萬機組網’,數字風洞能支撐這么大規(guī)模的測試嗎?"小林問。
陳主管點開“分布式計算"模塊:“我們已經和高校合作研發(fā)了分布式數字風洞系統(tǒng),能同時模擬1000架機的氣流交互,計算延遲控制在10毫秒以內。而且通過數字孿生技術,能把真實飛行數據實時反饋到虛擬模型中,讓AI模型不斷迭代優(yōu)化。"
張總指著虛擬畫面中穿梭的無人機群:“要是能和城市交通系統(tǒng)聯(lián)動,模擬低空航線的氣流擁堵情況就更好了。"陳主管笑著點頭:“正在對接城市低空管理平臺,未來數字風洞能直接導入城市航線數據,模擬不同時段、不同區(qū)域的低空氣流環(huán)境,為萬機協(xié)同規(guī)劃最you航線。"
結語:數字風洞,集群低空裝備的“飛天引擎"
從單機飛行到集群協(xié)同,是低空裝備發(fā)展的必然趨勢,而數字風洞的出現(xiàn),正是這一趨勢的核心技術支撐。它通過“氣流可視化"破解多機干擾難題,以“實時推演"突破動態(tài)編隊瓶頸,用“AI賦能"實現(xiàn)研發(fā)智能升級,與研發(fā)團隊的每一次技術對話,都在為集群低空裝備掃清“飛天"障礙。
隨著數字風洞與AI、數字孿生、分布式計算等技術的深度融合,未來的低空域,將迎來萬機協(xié)同運輸、智能編隊作業(yè)的全新場景。而那些在數字風洞屏幕前的對話與推演,終將轉化為低空集群裝備平穩(wěn)飛行的底氣,撐起低空經濟的“集群化發(fā)展天花板"。
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由Delta德爾塔儀器聯(lián)合電子科技大學(深圳)高等研究院——深思實驗室團隊、工信電子五所賽寶低空通航實驗室研發(fā)制造的無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置,正成為解決無人機行業(yè)抗風性能測試難題的突破性技術。


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