超音速的玩具

civiling

今天看到有個帖子《每秒490米的后果》http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=351745，講解的人提到一個噴管的截面，想起10年前我的師兄們玩過的一個東西——拉法爾管。
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3 g+ u0 }2 Y9 l+ r+ C4 m3 y當年為了把成打的皮球吹跑，需要用風扇吹，但皮球多了聚在一起的時候，大功率航模風扇也效果欠佳。后來就有人想到用氣動。普通空壓機通常能夠打到1~1.5Mpa。用來吹氣，效果很差，猶如放了個大響屁，僅一下，就蔫了。

后來改進到用高壓氣體，打到12Mpa。這種壓力就需要到專門的工廠去充氣了，每次充氣是要給錢的。
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$ @$ B, \7 y( X, X9 A5 {* l玩這種高壓氣體，市面上的普通氣閥就都不行了，得用專門的球閥。記得聽說當時是買的德國的球閥。為了瞬間打開球閥，而且是在電控情況下，需要給球閥安裝上另一套氣路，用氣缸來掰開球閥。

即便這樣，由于對氣嘴的形狀沒有認識，最初覺得越細越好，做了實驗，效果不理想。后來請專家計算，這個專家就是當時機械學院的院長。院長用一周左右的時間，計算除了一個適合當時的壓力和使用環境的噴口，就是附件中的那個噴嘴了。學名叫拉法爾管。記得我后來去找他請教這個問題的時候，他說我們熱工書本上有。只是我們現在熱工課時太少，大家如果只關注考試的“重點”就不會了解這個好玩的東西。類似原理的東西，反過來思考用在汽車上，可以減小風阻，好處多多。
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這東西不好做，管內最細的地方直徑僅2.6mm。當年我也讓我父親嘗試做過，只能磨仿形刀，磨不好，就搞斷了。后來再北京找了個N級車工，那老師傅NB，磨了數把仿形刀，愣是直接掏出來了。

這玩意最后使用的效果是驚人的，理論上氣體出口速度高達560m/s，現場發出飛機發動機一樣尖銳的嘯叫聲。可以把10個120g，150mm直徑的玩具皮球一起吹飛14.14米以外的地方。

% f! }9 Y+ ?7 m# t% s后來這項技術被認為“危險”，哈哈。我收藏了一個，如附件了。有時候想，為啥國內技術落后？領導感覺危險就給你禁止掉了……
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最近看技術論壇，有種感覺是理論派的專家和實踐派的師傅有點互輕。
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其實工業是一個完整的鏈條，專家的理論，師傅的經驗都不可或缺。沒有專家，就不會有人算出拉法爾管的尺寸，甚至連有這東西都不知道，更不用說叫什么名字；沒有那種N級車工師傅，那玩意就只能是一張理論圖紙。

逍遙處士

鄙人研究火切機的割嘴時，研究過一段時間的拉瓦爾噴管。其中要研究伯努利方程，和空氣擾動的傳播速度（音速），最終通過解微分方程，得出普通方程，不過都忘了。

( Y( J3 u5 c! `" T; _7 Q' Q只記得查找過一篇論文，說小直徑的噴管制作方法，就是先用鋁合金車出一個噴管管道的形狀，然后好像拿去電鍍，什么陽極電解陰極電解的，在表面鍍上厚厚一層金屬“鉻”，有幾毫米厚吧。然后熔掉里面的鋁，噴管管道就形成了。這樣制作，比掏里面的小孔要容易些，也能制作得很精密。

) X9 r& p# {+ \5 T8 N0 ]3 s不得不說，西學的代數工具是很有威力的。不過我始終沒有想明白，為什么在噴管的出口段，管道是擴張的，但氣流速度卻是增加的，從音速增加到超音速。與常識相背，難以理解……

我是工程師QW

長見識了，好

神仙老虎狗

逍遙處士 發表于 2014-3-9 21:02
$ q1 S2 b8 O8 X* J0 k鄙人研究火切機的割嘴時，研究過一段時間的拉瓦爾噴管。其中要研究伯努利方程，和空氣擾動的傳播速度（音速 ...

回帖也精彩，受教了~

螺旋線

要這么說，樓主屬于“理論派”。“實踐派”就會知道那東西在大量的場合應用，還會知道那東西如何加工。
還有渦流管這種東西，通壓縮空氣，一頭出冷風，一頭出熱風。

angel1399793

漲姿勢了

mrplplplpl

謝謝樓上諸位的帖子,學習了

jolinmyiove

長見識了

13863023496

逍遙處士 發表于 2014-3-9 21:02
鄙人研究火切機的割嘴時，研究過一段時間的拉瓦爾噴管。其中要研究伯努利方程，和空氣擾動的傳播速度（音速 ...

以前看超音速飛機時說過，復制個解釋你看看。
對于亞音速氣流，當管道收縮時，氣流速度增加。超音速氣流正相反，若管道收縮，會引起氣體密度劇烈增加，反而使氣流速度降低。而擴張管道則使氣流速度增加。因此，在用收斂噴管將亞音速氣流加速至音速時，管道應變為擴展的，才能使音速氣流進一步加速為超音速氣流。

dotaman

深刻的理論下面還有這么多神奇好玩的東東。。。