¿Por qué no todos los túneles de viento usan imanes para suspender modelos?

La NASA y la agencia aeroespacial francesa han llevado a cabo una investigación sobre los sistemas de equilibrio y suspensión magnética (MSBS) para suspender los modelos durante las pruebas en el túnel de viento, como este sistema en Corea del Sur.

  1. ¿Hacia dónde condujo la investigación de la NASA y ONERA?
  2. Si MSBS reduce la interferencia de los resortes y brazos que normalmente sostienen los modelos, ¿por qué no todos los túneles de viento usan esta tecnología? ¿Cuales son las desventajas?

Además, ¿alguien puede crear una etiqueta de prueba de túnel de viento o de túnel de viento?

No estoy muy seguro, pero creo que los imanes no pueden mantener los modelos lo suficientemente estables en comparación con los resortes y los brazos. También podría tener que ver con consideraciones de peso.
¡Concepto interesante! Esperaría que el control de la fuerza y ​​la forma del campo magnético permitiera cambios rápidos, e históricamente tal control era completamente imposible. Me interesaría ver las especificaciones de los convertidores que impulsan esos imanes.
Según este documento de SAE , " los intentos anteriores de levitación magnética dentro de la comunidad aeroespacial se han restringido a pequeña escala debido al gran espacio de aire magnético requerido entre el modelo y las paredes del túnel " .
Creo que hay muchas razones. Primero, no puede suspender ningún objeto con imanes estáticos (hay un teorema probado para esto) ya que no será estable. Por lo tanto, se necesita una electrónica compleja. La fuerza magnética pertenece a la distancia con el cuadrado, por lo que se necesitarán imanes muy potentes si el modelo no está muy cerca de la pared del túnel.
@PeterKämpf: Pregunta seria, si (casi) podemos aterrizar cohetes en la Tierra, ¿por qué no podemos controlar los electroimanes de un túnel de viento magnético?
@Andrius: Creo que te refieres al teorema de Earnshaw. El magnetismo pierde fuerza a medida que 1 / d 3 , ¿y qué? Si usa el túnel a pequeña escala, entonces creo que puede encontrar imanes lo suficientemente fuertes.
@Andrius ¿Podría señalarnos el teorema? Sería posible como se dijo, pero el espacio de aire sería un problema. Imagine que desea canalizar agua a través de un circuito al que le faltan dos segmentos de tubería, la mayor parte del líquido se pierde. Si pagas lo suficiente, podrías hacerlo, incluso puedes llevar a un hombre a la luna. Es genial, pero demasiado caro para el uso regular con la tecnología actual (incluso superconductores "flotantes"), especialmente en grandes túneles de viento.

Respuestas (2)

Dos razones:

  1. Cuando un modelo se suspende en un campo magnético y luego se enciende el túnel de viento, verá un cambio en la fuerza a lo largo del 'eje y' (las fuerzas de elevación) y un cambio en la fuerza a lo largo del 'eje x' ( Las fuerzas de arrastre). Por lo tanto, necesitará un mecanismo complejo para detectar estas fuerzas y cambiar el campo magnético de tal manera que el cambio en las fuerzas se compense con el 'cambio en el campo magnético' para que el modelo no se traduzca en ninguna de estas direcciones. y se queda estático. Luego, mediría el cambio en el campo magnético para medir las fuerzas y, por lo tanto, el sistema se vuelve costoso y engorroso.
  2. Para las mediciones de presión, tendría que usar sensores inalámbricos en los puertos de Pitot, ya que no quiere que los tubos cuelguen de los modelos suspendidos. Esto hace que el proceso sea más engorroso y costoso.

Esta es la razón por la cual la suspensión magnética no se usa en todas partes, ya que la relación costo-precisión en los túneles de viento normales es mucho menor que la relación en los modelos de túneles de viento magnéticos suspendidos magnéticamente.

¿Las ventajas de un mejor control del modelo durante las pruebas no superarían los gastos iniciales? En una nota relacionada, ¿cuáles son las desventajas de las configuraciones tradicionales de túnel de viento?
@techSultan ¿Quién dice que el control del modelo sería mejor? Tenemos un control de modelo extremadamente bueno con las monturas actuales. Mucho mejor que con magnético, supongo, ya que no tiene que lidiar con el problema del movimiento del modelo cuando cambia la corriente de viento. En particular, creo que el control de rotación preciso sería un problema con la levitación magnética, mientras que es fácil con las monturas mecánicas actuales. Además, no tenemos que preocuparnos de que el modelo salga volando a Mach 2 y rompa cosas (o personas) si (cuando) algo sale mal.

Al menos en el caso de los EE. UU., casi todos nuestros túneles de viento se construyeron hace décadas antes de que la tecnología estuviera disponible para hacerlo. Solía ​​trabajar en la base de la USAF que tiene la mayoría de los túneles de viento de EE. UU. La mayoría de ellos son bastante viejos. Uno de ellos fue tomado de la Alemania NAZI después de la guerra, aunque creo que uno está suspendido.

En cuanto a las razones por las que no se usan ampliamente, estas me vienen a la mente:

  1. Es mucho más complicado de diseñar y construir. En ingeniería, normalmente eliges la solución menos complicada si es lo suficientemente buena. Aparentemente, los existentes son lo suficientemente buenos porque los hemos estado usando con bastante eficacia durante varias décadas.

  2. Estoy seguro de que requeriría un campo magnético enorme, ya que esos modelos pueden ser bastante grandes (varios metros) y, por lo tanto, bastante pesados. Dados todos los sensores muy sensibles en los túneles, probablemente sería una molestia evitar que el campo interfiera con el resto de la electrónica. Esto es especialmente cierto en los túneles de prueba de motores, ya que los propios motores están llenos de electrónica hoy en día. Casi todo en los motores a reacción modernos está controlado electrónicamente.

Hmm, no había considerado la interferencia magnética en los sensores. Dices que la mayoría de los túneles de viento se construyeron hace décadas. Supongo que eso significa que no hay electrónica de estado sólido. ¿Qué pasa si construimos un túnel de viento controlado por MSBS con cables blindados y electrónica de estado sólido? ¿Seguiría siendo un problema la interferencia magnética?
@techSultan Realmente no puedo hablar sobre ningún detalle, especialmente porque no recuerdo cuánto de ese material está clasificado, pero no puedo imaginar que un campo magnético enorme en el área del artículo de prueba sería muy útil para la electrónica. .
Todo se remonta a la clasificación. Supongo que le preguntaré a la gente del túnel de viento de mi escuela. ¡Gracias!
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