DLR為德國國家航空航天研究中心, 致力于基礎(chǔ)及應(yīng)用之航空航天研究與開發(fā)工作, 其策略性目標(biāo)是在提高德國與歐洲航空航天及航空運(yùn)輸工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力; DLR也自我挑戰(zhàn), 期使快速成長(zhǎng)的航空運(yùn)輸工業(yè)能更有效率、更環(huán)保及永續(xù)經(jīng)營。DLR在布魯塞爾、巴黎及美國華盛頓哥倫比亞特區(qū)的營運(yùn)機(jī)構(gòu)與維修辦公室, 雇用了大約5,100位員工, 而大約有700位研究員與科學(xué)家工作于德國北部不倫瑞克市(Braunschweig)一個(gè)簡(jiǎn)易機(jī)場(chǎng)附設(shè)的研究中心。

1. 測(cè)試飛機(jī)機(jī)翼上面的紅外線熱影像

使用一臺(tái)有特殊外殼且放在一個(gè)三角架上的紅外線熱像儀, 觀看右邊機(jī)翼上面的一部份熱影像; 第二臺(tái)熱像儀則安裝在輪艙內(nèi), 以對(duì)應(yīng)”觀看”機(jī)翼下面。在測(cè)試飛機(jī)當(dāng)中觀看的DO 228機(jī)翼上面的紅外線熱影像: 層流-紊流的轉(zhuǎn)變, 顯而易見。(為了更清楚份辨層流與紊流, 已在機(jī)翼上放置一個(gè)產(chǎn)生紊流楔形(在層流區(qū)中間)的干擾物)。

2. 空氣動(dòng)力學(xué)與紅外線

空氣動(dòng)力研究的一個(gè)目標(biāo), 是要為一架飛機(jī)的機(jī)翼(翼形), 提供可將阻力減到最小所需的形狀與特性。機(jī)翼的主要用途, 是產(chǎn)生相對(duì)及相等于飛機(jī)重力的升力?？諝鈩?dòng)力工程師及科學(xué)家是要設(shè)計(jì)及開發(fā)可在一最小損耗上產(chǎn)生一最大升力的翼形。
在不倫瑞克(Braunschweig)的空氣動(dòng)力學(xué)與流動(dòng)技術(shù)研究所的一個(gè)長(zhǎng)期研究專案, 主力研究所謂的在一架飛機(jī)周圍的”邊界層流動(dòng)”, 這個(gè)薄層把來自飛機(jī)表面的摩擦力傳送到在飛機(jī)周圍的空氣中。 此”邊界層”可能是”層流”(laminar), 這表示, 它傳送小摩擦力會(huì)導(dǎo)致推進(jìn)能量的小小損耗, 或者, 也可能是”紊流”(turbulent), 這表示, 它容易遭受較大的摩擦力影響, 需要消耗較大的能量, 才能維持飛機(jī)飛行。把它跟家中的水從水龍頭流出的情形相比, 首先, 它是以”層流”流出, 當(dāng)您再多轉(zhuǎn)一些時(shí)(用較快的速度), 水流即變成”紊流”。特殊的”層流”翼形, 現(xiàn)今, 廣泛應(yīng)用在滑翔機(jī)的機(jī)翼上。不過, 商用飛機(jī)也可設(shè)計(jì)采用”層流”翼形技術(shù), 其”層流”機(jī)翼為實(shí)心, 可減少15??燃料消耗- 為今日一個(gè)令人欣慰的數(shù)字, 也是DLR為何投資資源在相關(guān)研究專案的原因。

3. 在風(fēng)洞測(cè)試中運(yùn)用紅外線熱顯像技術(shù)

層流、紊流及特別是在機(jī)翼上的轉(zhuǎn)變點(diǎn), 都須要觀察及將它顯像, 這主要是在風(fēng)洞中執(zhí)行, 因?yàn)樵陲L(fēng)洞中, 可模擬商用飛機(jī)的實(shí)際飛行速度。紅外線熱顯像技術(shù)是個(gè)重要的研究方法, 因?yàn)? 在機(jī)翼模型與周圍氣流之間存在著溫差, 這是辨識(shí)熱顯像所必須。 層流、紊流及其在機(jī)翼上的轉(zhuǎn)變處，在風(fēng)洞中采用紅外線熱顯像技術(shù)觀測(cè)氣流的測(cè)試安排，風(fēng)洞測(cè)試中, 在層流份離泡、小渦流及高攻角上的流動(dòng)份離測(cè)試下, 一直升機(jī)機(jī)翼的紅外線熱影像，風(fēng)洞測(cè)試中, 在不完全紊流測(cè)試下, 一升降舵裝置(尾翼)的紅外線熱影像。由于在層流與紊流區(qū)有不同的熱傳輸作用, 在這些區(qū)域便有不一樣的冷熱圖樣, 可用紅外線熱像儀將它們顯現(xiàn)。因此, 在層流邊界層的表面, 顯示著與紊流邊界層表面不同的溫度。不倫瑞克(Braunschweig)空氣動(dòng)力學(xué)與流動(dòng)技術(shù)研究所的Dr. Klaus de Groot表示“假如風(fēng)洞模型為金屬制造, 我們會(huì)進(jìn)行表面的隔熱”, “否則, 在模型內(nèi)部的大量熱傳導(dǎo), 將抹殺掉小小溫差, 而且, 當(dāng)然了, 我們也會(huì)避免當(dāng)采用紅外線掃瞄金屬物體時(shí)會(huì)出現(xiàn)的典型反射, 這點(diǎn), 我們是用涂上漆或薄薄塑膠層的方式處理”。

在測(cè)試飛機(jī)中, 熱顯像技術(shù)的決定性重要性

該研究所的NTLF (新”近音速”層流機(jī)翼)專案, 在測(cè)試飛機(jī)當(dāng)中, 采用紅外線熱顯像技術(shù), 以便對(duì)機(jī)翼有良好的檢視; 裝在特殊機(jī)殼內(nèi), 放在三角架上, 并固定在研究飛機(jī)的機(jī)身上, 而第二臺(tái)熱像儀則放在飛機(jī)下面的輪艙內(nèi)。由歐盟基金贊助的這個(gè)專案的目的之一, 就是要測(cè)試裝有防結(jié)冰與清潔系統(tǒng)而有自然層流翼形的機(jī)翼, 就如常在商用航空運(yùn)輸中進(jìn)行的哪樣。

此種結(jié)合顯示, 一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的層流段長(zhǎng)度, 可在區(qū)間飛機(jī)的機(jī)翼上實(shí)現(xiàn)。而在更高速度上的進(jìn)一步測(cè)試, 則證明層流段長(zhǎng)度, 可透過一個(gè)多孔表面, 抽吸一部份的邊界層而延長(zhǎng)- 在機(jī)翼前面以雷射鉆孔50微米吸出部份氣流, 而提高層流段長(zhǎng)度。這些發(fā)現(xiàn), 如果沒有熱顯像技術(shù), 幾乎不可能辦到。