CN108780021A - 用于人类飞行的风洞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于研究或娱乐的稳定持续人类飞行的风洞，该风洞包括：‑洞道，该洞道包括具有第一中央轴线(A)的第一部分(6)以及具有第二中央轴线(B)的第二部分(1)，其中，该第二部分(1)是实验段，‑所述第一中央轴线(A)和所述第二中央轴线(B)被布置成相对于彼此成第一角度，以及‑用于在该实验段中产生空气流的至少一个风扇(120)，其中，所述第二中央轴线(B)与水平面成第二角度，所述第二角度为5°‑85°。本发明还涉及一种用于稳定持续人类飞行的倾斜风洞的安全系统，该安全系统包括：‑风洞的倾斜实验段(1)，所述实验段(1)被布置成与水平面成5°‑85°的角度，‑用于在该实验段(1)中产生空气流的至少一个风扇(120)，所述空气流从该实验段(1)的上游端朝下游端被引导，‑定界布置(900)，该定界布置被布置在该实验段(1)处以用于防止使用该实验段(1)的人离开所述实验段(1)。

Description

用于人类飞行的风洞

技术领域

本发明涉及一种用于研究或娱乐的人类飞行的风洞，该风洞包括

-洞道，该洞道包括具有第一中央轴线的第一部分以及具有第二中央轴线的第二部分，其中，该第二部分是实验段，

-所述第一中央轴线和所述第二中央轴线被布置成相对于彼此成第一角度，以及

-用于在该实验段中产生空气流的至少一个风扇。

本发明还涉及一种用于倾斜风洞的安全系统。

背景技术

一个多世纪以来，一直使用水平风洞来研究物体、特别是飞行物体周围的空气流动。早在1901年，Orville和Wilbur Wright将小型化机翼型材锚固在水平管中并将其暴露在空气流下，以研究它们的翼型特征、阻力和升力。这种模拟飞行而不进行实际飞行的简单方法在现代飞行器和暴露于空气流下的其他装置的发展中起到了关键作用。现代水平风洞典型地具有封闭的洞道回路，使由风扇系统推进的空气再循环。再循环具有比如节省能量和将排放到洞道外的噪声排放最小化的优点。在快速流动操作中，需要冷却系统，因为再循环空气维持了能量并且因此温度逐渐升高。典型地，再循环风洞系统被设计为具有90度拐角的矩形形状的回路。风洞的用于研究的这部分(通常被称为“实验段”)被认为是整个洞道系统的标示尺寸，主要参数是风道宽度(W)和长度(L)。在现代再循环洞道系统中，实验段前面是收缩段(截面积减小4-9范围内的倍数，以便在实验段中产生高品质(低湍流强度和长度尺度)的高流速)，并且后面通常是第一扩展风道段、两个90度转弯、风扇系统、以及返回至收缩段的附加扩展风道和两个90度转弯。进行这种系统设计的原因是几个因素的组合，包括实验段中的空气动力学效率和流动品质。总而言之，现代水平风洞的系统设计限制的影响在于，它们非常大且非常重(约25-50米长、和约为几十到几百公吨重)，如果它们要在能够包含人体大小物体的大型实验段内具有高品质的高流速的话。

另一种类型的风洞(其中，物体没有被锚固而是自由地漂浮)是立式风洞，目前主要用于跳伞模拟。通过与重力加速度方向正好相反地(例如，直立向上)吹送空气，可以达到力平衡状态，在该状态下，物体或人漂浮在直立上升气流的垫子上。为此目的，立式风洞(而不是水平风洞)是适合的，因为立式风洞中的物体不能飞行；在立式风洞中开始飞行的物体由于其向前的动量会立即撞到壁。可以说水平风洞适合于模拟飞行而不允许所研究的物体自由地飞行(这需要在洞道内通过例如螺旋桨或喷气发动机实现主动推进)，而立式风洞适用于允许物体自由漂浮而不飞行。

美国专利US 7156744 B2“Recirculating Vertical Wind Tunnel skydivingsimulator[再循环立式风洞跳伞模拟器]”描述了一种用于使人们保持漂浮在空气垫上的现有技术立式风洞技术。其他几个专利描述了用于运动和娱乐的多种不同的立式风洞设计，表明这种类型的用于运动和基于体验的消费的娱乐装置的巨大商业价值和公众利益。立式风洞是这类运动中的重要发展，但现在看来受到其直立壁的限制，直立壁像笼子一样阻挡真实飞行。在这种运动的人群中，期望克服这种限制并为人们在室内体验实际飞行创造条件的风洞设备。

典型地，直立运动风洞可能大约30m高。在最佳风洞中，直径为4米的实验段需要54m高，但直立运动风洞的设计者和制造商已经尝试了各种技术变通方案来略微降低这个值，因为难以获得允许这样的大型建筑的建筑物。通常期望将运动和娱乐场所设置在消费者可到达的地方，比如在购物中心或靠近其他运动和娱乐场所，但如果基础设计是非常高的塔，则这是困难的。

因此，显然需要可以实现人类飞行的改进的风洞，并且有益的是洞道系统的所需高度尺寸小于当今的直立运动洞道。对于任何类型的人用风洞，还需要一种允许安全使用风洞的安全系统，以便将受伤风险保持到最低。先前已知的用于立式风洞的安全系统总体上由至少一个束带或手柄，该至少一个束带或手柄紧固至使用洞道的人所穿着的安全吊带或衣服上、并且被指导员或其他安全人员手持。现有技术的安全系统由于每个飞行者都需要安全指导员而是昂贵的、由于将人作为锚定点而安全性低、并且限制使用洞道的人可能进行的可能移动。

美国专利US 3276251“Test unit free flight suspension system[测试单元自由飞行悬浮系统]”描述了一种现有技术的用于使飞行器模型保持悬浮在风洞实验段内的风洞技术。其他几个专利，比如US 1947962“Aeronautic training apparatus[航空训练设备]”，描述了用于风洞系统中的悬浮系统的多种不同的设计。然而，这些都不适合用作为用于倾斜风洞中的人类飞行者的安全系统，因为现有技术没有描述结合所期望的严格定界特性准许进行所期望的全范围三维移动的技术，防止所述飞行者离开实验段或碰撞到其内部结构。

发明内容

本发明的目的是消除或至少最小化上述问题。这是通过根据所附独立权利要求所述的风洞来实现的。

本发明通过利用构思上可能的第三类型的风洞：倾斜、或对角线式风洞来克服之前的局限性。在对角线式风洞中，气流倾斜地向上流动、与水平面成某一角度(水平面被定义为垂直于重力加速度的方向)，允许未锚定的物体或动物进行适当的、自由的、持续的滑翔飞行。这个角度相对于水平面成5°-85°、优选地为15°-60°，对应于：风洞的实验段与水平布置的洞道部分之间的5°-85°、优选地15°-60°的角度，或与直立布置的洞道部分之间的30°-75°的角度。

因此，根据本发明的风洞包括向上成角度并且相对于洞道系统的其余部分(可以是水平或直立的)倾斜的风洞部分，即，实验段。本发明的一方面提供了一种风洞设备，该风洞设备具有实验段(还被称为飞行室)，该实验段相对于重力加速度方向倾斜，从而允许人在其中实现持续滑翔飞行。通过使气体(典型地空气)流改向成相对于水平面成某一角度、仅在水平或立式风洞的风扇系统的吸入侧的段中实现倾斜角度。

对角线式风洞基本上类似于水平风洞，因为其模拟真实飞行，但与立式风洞有以下共同特性：其中的飞行体不需要支撑来保持在空中。根据飞行体的特点，还期望一种用于真实、持续滑翔飞行的对角线式风洞可以改变流速和角度，并且其几何形状具有某些变化。小角度和低流速适用于轻木质小型模型飞机，而穿着翼服的人需要更陡的角度和更高的流速，而没有穿着翼服的人需要与水平面成甚至更陡的角度、并且在一些情况下需要至少为200km/h的流速以在对角线式风洞中实现稳定、持续的滑翔飞行。如果实验段的几何形状例如通过扩展成较大的横截面积而在纵向方向上是非等距的，这能够实现容纳更多种类的飞行体并且促进飞行活动的开展和进一步发展。

对角线运动洞道不需要与上文讨论的立式风洞相同的高度边距，并且可以容易地安装在例如购物中心的自动扶梯旁边。从理论上讲，大容量的对角线运动洞道可以被构造成总高度远低于20m。与直立运动洞道相比，对角线式运动洞道需要显著更少的能量消耗，因为其运动员进行飞行，空气流为实践者创造真正的升力(特别是如果他们使用翼服)，这降低了所需的流速。减小能量消耗是一项巨大的经济优势。所需的减小的流速对环境有益，一部分是因为能源消耗较低，而一部分是通过减小局部区域周围的噪音水平。从受伤风险的观点来看，与将人与重力加速度方向正相反地提升所需的立式风洞的凶猛飓风相比，减小的流速似乎也是有益的。

本发明的另一方面是提供以高效的方式(低压力损失)从主流动方向(或平面)改变气体流动方向的装置，并且通过使用以下任一项(或其组合)来在改向之后提供适合的流场：

1.单独可调的转动叶片。这允许在实验段内沿着直立梯度获得可变空气流，例如在洞道底部处流动较快。

2.在实验段角度改变时机械地跟随的固定转动叶片。

3.在没有叶片的情况下实验段的几何形状及其气体流的进气/排放。

在详细描述和图中给出了实现1、2和3的技术手段(包括几何形状的实例)、以及所期望的内容、和不同的替代方案/实施例的样子。

本发明的另一方面是提供所述改变气体流动方向的装置，其方式为使其固定在位或能够机械地移入或移出接合位置，从而能够实现主洞道系统的双重使用：正常操作(例如，立式风洞)或所述对角线式操作模式。在脱离模式中，所述实现1、2和3的技术手段从主洞道风道系统中被去除以使其不受影响地起作用。这方面使得能够改装现有的水平和直立洞道，其中对角线式洞道能够选择接合或不接合。

本发明的另一方面是提供一种倾斜实验段(飞行室)，该倾斜实验段与水平面(即，垂直于重力加速度方向的平面)成可变倾斜角度，使得该角度可以在操作期间动态地改变，而不改变(例如升高、降低或以其他方式移动)风洞系统的其他部分。这提供了对于滑翔飞行中的飞行人员在不同飞行位置和飞行模式下的飞行中需求作出动态响应的装置。实验段的这种可调的可变角度可以根据操作的性质来动态地调整。基于当今关于很可能追求的可能活动所知的，与水平面成15°到60°之间的范围是所期望的。在具体实施方式和图中给出了实现实验段的可变角度的机械装置。

本发明的另一方面是提供一种空气流的速度可动态变化的倾斜风洞，使得实验段中的空气流可以在操作期间动态地改变以满足滑翔飞行中的飞行人员在不同飞行位置和飞行模式下的飞行中需求。可变流速可以通过风扇系统、可调的转动叶片、或实验段的几何形状及其气体流进气/排放、或这些的组合来实现。

本发明的另一方面是提供实验段中的、与操作的性质相适应的、流动方向变化的非等距流场，例如，以便满足滑翔飞行中的飞行人员的需求。这是通过使用实验段的非等距几何形状(例如，下游扩展段和/或弯曲壁)和/或就在其之前(上游)和/或之后(下游)的段、或通过在飞行段上游的段中使用可调的转动叶片来实现的。

本发明的另一方面是提供一种回流风道，该回流风道将倾斜段的空气流重新连接至主洞道环路、并且因此连接至主流平面，以实现再循环洞道系统，从而减少能量消耗、节约热量、并降低噪音和允许全天候操作。所述回流风道可以包括固定的或可调的转动叶片、或使所述回流风道中的损失减小的其他装置。

本发明的另一方面是提供一种倾斜风洞实验段，该实验段具有两阶段分阶段式区域(气闸系统)，这些区域邻近于并连接到飞行室，使得允许人们在两者之间移动而不会由于压力的变化而停止或干扰空气流。

本发明的另一方面是提供一种倾斜风洞段，该倾斜风洞段具有入口和出口区域，该入口和出口区域带有气闸系统，该气闸系统被布置成使得人们可以在不使空气流停止的情况下以安全且良好受控的方式移入或移出空气流。本发明的上述方面的所有或不同组合将解决建造具有足够尺寸和流动能力的倾斜风洞以使动物和人体大小或更大的物体能够持续滑翔飞行的挑战。

本发明的另一方面是提供束带悬浮系统，这些束带连接至洞道壁(包括洞道“底板”和洞道“顶板”)、并且通过附接/快速释放系统连接至使用风洞的人(“飞行者”)穿着的安全吊带上。某些使用者可能期望没有快速释放系统，以将意外断开的风险降到最低。

根据该安全系统的一个方面，提供了一种布置在实验段处的定界布置，用于防止使用实验段的人离开实验段。下文参照图12-15和图17-18进一步披露了安全系统的优点和益处。

根据该安全系统的另一方面，提供了一种布置在实验段处的定界布置，用于防止飞行者与实验段的圆周和/或附加飞行者接触或碰撞。所述布置允许飞行者的一定的侧向和纵向移动、但是阻止所述接触或碰撞。下文参照图12-15和图17-18进一步披露了安全系统的优点和益处。

鉴于以下详细描述，本发明的这些和其他优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

现在将参考附图来更详细地描述本发明，在附图中

图1是根据本发明的优选实施例的风洞的侧视图，该风洞具有附接至水平洞道系统上的倾斜风洞段。

图2a是附接至直立洞道系统上的倾斜风洞段的侧视图。

图2b是附接至直立洞道系统上的具有简化回流风道设计的倾斜风洞段的侧视图。

图3是倾斜飞行段的侧视图，示出了持续滑翔飞行的人、以及本发明的附接至水平洞道系统上的空气动力学流动分布和一些技术特征。

图4是侧视图，示出了倾斜飞行段与主洞道系统之间的柔性连接部分的细节，在此情况下是水平的。

图5是将倾斜飞行段连接至主洞道(在该图片中是水平的)上的附接段、确切地是导流“转动叶片”的实现方式的侧视图。

图6是将倾斜飞行段连接至主洞道(在该图片中是水平的)上的柔性连接部分、确切地是可调的导流“转动叶片”的实现方式的详细侧视图。

图7是本发明的动态可调的转动叶片的主要构造的侧视图，这些叶片能够以一定范围的转向角度来引导空气流。

图8a和b分别示出了用于使人或物体进出倾斜飞行段的两阶段式“双气闸”分阶段系统的侧视图和顶视图。

图9是针对水平主洞道系统的情况描绘的处于叶片与风道构型下的倾斜飞行段、下游通道区和设施以及回流段的下游部分的侧视图。

图10是针对水平主洞道系统的情况描绘的、使用矩形旋流回流风道构型的完全倾斜风洞组件的侧视图。

图11是倾斜风洞组件的顶视图，示出了双两阶段式通道系统、控制室、透明壁部件、以及观看者/录像区域的布置和构型。

图12示出了与根据本发明的风洞一起使用的两点式悬浮系统的侧视图。

图13示出了与图12相同的条件，但是飞行者被4点式悬浮系统固定。

图14示出了与图13相同的条件，其中飞行者被4点连接系统固定，还添加了手持式束带，在此被示出为在其握持端处具有软橡胶环。

图15示出了与图13相同的条件的前视图，其中飞行者被5点式悬浮系统固定。

图16a-c示出了风洞的倾斜段中的空气流。

图17披露了悬浮系统的作为安全系统一部分的附加特征。

图18a-c披露了用于倾斜风洞的安全系统的平面视图，其中洞道的形状、大小、和取向用于将对使用风洞的人造成伤害的风险降到最低。

具体实施方式

本文提及的水平面被定义为垂直于重力加速度方向并且在图1中用C表示的平面。

在此使用的术语“稳定持续人类飞行”是指可以无限时地进行并且在空气中持续所期望长的时间的人类飞行。可以在实验段的同一地点或不同部分中进行起飞和降落，并且可以在起飞的上游和下游进行降落。由于倾斜实验段、风速、以及用于允许人或飞行者保持在空中的流场形状和特性的组合，可以使飞行本身持续所期望长的时间，并且飞行者可以沿着实验段的长度和宽度移动并且仍然体验到适合于持续飞行的空气动力学条件。相比之下，一些风洞具有固定的起飞区域和降落区域，在洞道的不同部分中都有固定的起飞区域和降落区域，并且从一个区域飞到另一个区域在时间上被严格限制。

现在参见图1，示出了根据本发明的优选实施例的用于滑翔飞行的倾斜风洞的实现方式。这个优选实施例以水平流动平面图披露了风洞，但是应注意的是，其他类型的风洞也可以与本发明一起使用，例如下文参照图2a-2b进一步描述的。

在图1中，风洞100包括具有第一中央轴线A的第一部分6，该第一中央轴线基本上水平地延伸。风洞100还包括具有第二中央轴线B的第二部分1，所述第二部分1是倾斜风洞飞行段(还被称为实验段或飞行室)(这些术语在此可互换地使用)。风洞100还包括用于在洞道100中产生空气流的至少一个风扇120。洞道的每个部分中的空气流基本上平行于中央轴线，使得第一部分6中的进入流f1具有与第一轴线A的方向相同的流动方向，并且实验段1中的倾斜流f2具有与第二轴线B平行的流动方向。在第一轴线A与第二轴线B之间形成第一角度α。

因此，在实验段1中，流动方向从进入流f1到倾斜流f2以第一角度α直立地转向。所述第一角度α优选地在5°-85°之间，从而产生适合于人和较大物体/本体进行悬浮滑翔飞行的直立倾斜流f2。第二轴线B还与水平面C成第二角度β，该水平面进而垂直于重力加速度g的方向。所述第二角度β为5°-85°、更优选地为15°-60°以适合于悬浮滑翔飞行。

在这个实施例和第一部分6是基本上水平的其他实施例中，第一角度α等于第二角度β。

通过连接部分3实现了流动方向的改变，该连接部分将在所述第一部分6中的收缩部5之后的第一部分6与倾斜飞行段洞道1连结。连接部分3还可以被设置在收缩部5之前，从而产生减小空气动力学阻力的益处。连接部分3设计有柔性元件，以允许第一角度α通过致动器7(在这种情况下，被描绘为附接至倾斜飞行段1上的液压缸)、和房屋8的基部(即，风洞100所位于的建筑物的地板)加以调整。致动器还可以是机械的、并且还可以附接至上方或设置在其他地方的附接点上。连接部分3被设计成使得内部相对于洞道壁保持平滑，从而使得洞道中的流甚至在第一角度α改变时也保持不受干扰，并且该连接部分使用了流密封性柔性外壳，使得在连接部分中，到周围空间的空气流非常少，由此减少了对洞道中的流的干扰。连接部分3还可以被制成一个层，其具有平滑内部以及流密封性外表面。

在图1所描绘的实施例中，通过使用了沿着该连接部分的入口的(在图3、图4、图5中更详细描绘的)流动增强段9、10与连接部分自身的几何形状的组合的几何手段来实现流动转向，从而产生从水平洞道6到倾斜飞行段1的平滑过渡。流动增强段9、10被设计成使得尤其在沿着壁的流不分离的情况下实现了流动转向、并且被设计成在倾斜飞行段中实现适合的流分布，由此避免流动尾流、湍流涡旋、壁分离、低速区、或使倾斜段中的流对于持续滑翔飞行练习而言较差的其他流扰动。整个连接部分中的洞道壁几何连续性被设计成使得壁曲率是连续的，连续的方向变化，使得流穿过连接部分始终贴附至壁上，由此避免流扰动。此外，连接部分的洞道壁还可以配备有小的通气口，以允许空气从周围环境穿过壁在某些位置进入连接部分和倾斜风道中，从而在接下来的倾斜风道中实现壁分离和涡流形成的减少。转向增强段9、10被设计成其形状通过使用致动而随第一角度α改变，使得流转向在所操作的整个倾斜角度范围内保持最佳。连接部分3还是可伸展的，以允许改变形状来适应第一角度的变化。

在图1所描绘的实施例中，倾斜飞行段1使用了恒定面积的截面，从而在倾斜飞行段中产生恒定的流速条件。倾斜飞行段之后是安全段11，安全段中的流速减小至倾斜飞行段中的流速的一小部分。这种减小的流速允许练习持续滑翔飞行的人或物体获得更安全的条件，因为减小的流速产生“非飞行”条件，并且正在飞行的主体能够以受控的方式安全地返回至受控的地面静止状态。

在图1所描绘的实施例中，倾斜飞行段1续接安全段11，之后是连接部分12、回流段13、以及最后的互连段14。段12、13、14的这种组合可以总体上被称为导管，该导管被布置成将第二部分的下游端连接至第一部分的上游端。该导管被设计成使得，流沿着朝向主流平面15的方向转向、接着恢复成与之共线地流动，使得流动方向从飞行段f2中的流动方向改变成返回方向f3、最后为回流方向f4。第二连接部分和第一互连段14均使用柔性元件以及流动最佳的弯曲壁设计，类似于之前所描述的连接部分3。在这些段中，可以使用导流角度可调的转动叶片16、17来将流重新转向回到主洞道回流风道18(也形成了导管的一部分)时的流动摩擦压力损失最小化。此外，整个导管(包括回流风道)还可以被布置成根据实验段(1)的角度来改变角度，产生整个风洞系统的紧凑设计、同时维持整个洞道系统的高效率，从而产生低的压力损失。

在图1所描绘的实施例中，回流段13通过使用滑动段和柔性壁段而是可伸展的，以涵盖当第一角度α改变时发生的几何形状变化。这个可伸展的风道壁被设计成使得所引起的阻力最小化，以减小洞道中的压力损失并且因此减少推进该系统所需要的能量。

图2a描绘了类似于图1的设计实现方式，但是附接至立式风洞系统(例如，跳伞模拟器)上，其中主流平面110垂直于水平面并且平行于重力加速度方向。该实现方式包括如之前参见图1所描述实施例的所有具体的段和项。在这个实施例中，直立流入方向f1在第一连接部分3中被转向到第一角度α并且在实验段1中具有倾斜流动方向f2并且使用第二连接部分12，该第二连接部分将具有返回方向的流f3朝向主流平面引回、最后经过第一互连段14，在该第一互连段中，回流方向f4恢复成与主流平面110对齐。类似于之前所描述的实施例，这些段采用特定设计来在滑翔飞行段中实现高品质且不受干扰的流动、并且在总体设计中实现小的压力损失。

在第一部分6是基本上直立的实施例中，第一角度α等于90-β，使得第一角度α为5°-85°、优选地30°-75°。

在图2b所描绘的、与本发明设备在被设计用于跳伞模拟的立式风洞中的实现方式相关的另一个实施例中，第一部分6中的直立流在连接部分3中被改向到具有倾斜流动方向f2的滑翔飞行段1中，其中角度β相对于水平面在5°-85°范围内、优选地15°-60°的范围内，如图2a所示。滑翔飞行段1之后是第一互连段14，在该第一互连段中，流被改向以适应主洞道系统的回流风道。该设备涵盖了通过使用附接至建筑物的固体结构上的液压或机械致动器7来将滑翔飞行段倾斜而获得的可变倾斜角。为了涵盖灵活的倾斜角，第二连接部分12和第一互连部分14使用类似于之前所描述实施例的柔性元件设计，并且滑翔飞行段1和回流风道两者使用滑动风道壁的伸缩功能，以涵盖随着倾斜角改变而实现的纵向伸缩。

图3描绘了执行稳定持续滑翔飞行的人200，在滑翔飞行中，人的重力通过空气动力学升力FL和空气动力学阻力FD平衡。这些力是若干因素的函数：例如，倾斜角、流速场300、人的重量、人的空气动力学轮廓、人与空气流之间的迎角γ、机翼有效面积和形状、机翼载荷(总悬浮重量与机翼的机翼平台面积之比)等。人类飞行者可以穿着或不穿着增强其滑翔比(即，相对于水平面的滑翔路径角度)的服装，比如翼服。在飞行时，预期人类运动飞行者会通过体育技术来故意改变这些空气动力学变量中的几个，由此在倾斜洞道段中来回飞行移动。

在图3所描绘的实施例中，将水平洞道6连接至倾斜洞道段1上的连接部分3涵盖了用于调整空气流角度或流场的装置。在这个实施例中，所述装置在顶板130和底板140两者中包括流动转向增强段。流动转向增强段在此可以被视为从顶板和底板延伸的突出部，并且这些突出部可以被布置在至少一个壁部分(包括顶板和底板)中并且还可以具有可调的形状，使得操作者或操作系统可以根据给定情况来改变形状。

顶板流动增强段130确保流始终附着至倾斜段1的顶板上、并且阻止会在倾斜段的顶板中产生湍流尾流(不利于在倾斜飞行段中练习持续滑翔飞行)的流分离。底板流动增强段140被设计成改变进入的平面流场400以在倾斜段中变成分布式流场300，其中，接近倾斜风道底板时流速较高而接近顶板时较低，被设计成使得滑翔飞行练习在人或物体靠近底板时通过产生较大的升力(由于更高的流速)而自行稳定且更安全，因此将人/物体提升到洞道的中央部分中，并且在靠近顶板时降低。

根据人类飞行者的安全要求和运动要求，可以沿着直立梯度产生其他流变化。所寻求的这些变化中的一些仅从理论论证中今天可能不能被完全获知，但本发明能够沿着直立梯度产生这样的变化，以适应不同类型的操作的各种要求。

在另一个实施例中，用于调整空气流角度或流场的装置还可以包括转动叶片，这些转动叶片可以是固定的或可移动的并且可以独立于彼此移动。

在又一个实施例中，所述用于调整空气流角度、流场的装置可以包括使用单一固定的或角度可调的转动叶片，该转动叶片附接至实验段(1)或之前任一个段的顶板上、并且被定位与顶板流动增强段130直接连接。已经证明这样的布置稳定了实验段下游的流场品质、并且减少了在实验段的顶板中尤其在大于25度的倾斜角度时流的壁分离。

因此，用于调整空气流角度或流场的装置可以包括被布置在连接部分的顶板中的至少一个转动叶片210。这有利于在实验段1中提供均匀的流场并且避免产生涡流。在一些实施例中，可能有利的是具有多个转动叶片，每个转动叶片都是固定的或具有可调的角度。

这个实施例的另一方面在于，倾斜滑翔飞行段1被设计成使得，洞道风道截面积在滑翔飞行段中沿着流动方向增大，从而接近排出段150时产生的出流分布500具有的大小(最大速度和平均速度二者)显著地小于倾斜滑翔飞行段1中的入流分布400。在滑翔飞行段的长轴线下游，速度大小的这种变化的结果是给予了人/物体200另一方面的自稳定。随着人/物体200执行滑翔飞行并且以较高的流速沿着倾斜段从上游向下移动进入更窄的截面区域中，相反的阻力FD相应地增大并且将人/物体朝下游提出的排出段150拉回。应注意的是，一些飞行者可能期望进入和离开在此被称为排出段的飞行段。在到达排出段之前的某个点，阻力将与重力的平行分量平衡，并达到均衡，从而产生自稳定效果。这样的流速的长轴梯度会对安全和运动两方面有意义。预期是在较低流速环境下更安全地离开洞道(因此，下游门被称为出口)，但还可能期望一些飞行者经下游门进入洞道，而其他飞行者可能想要经上游门进入。初学者可能想要经上游门进入，在整个洞道以比较低的流速运行的情况下这将通过逐渐增大的截面积使得飞行室的下游部具有子飞行流速，因此能够同时实现不飞行和飞行，其中安全意义是初学者不会完全冲到飞行段的终点。因此，洞道100包括具有气闸的至少一个通道门，以允许人在操作过程中进入或离开洞道100。更优选地，洞道100可以包括至少两个通道门，其中所述门被布置在实验段的两侧(一个在上游而一个在下游)。

致动器7(附接至倾斜滑翔飞行段1和固体建筑物结构上)用于改变倾斜段的角度，在这个实施例中被限制于相对于水平面在15°-60°的范围内，这是优选的滑翔飞行角度范围。

图4描绘了本发明实施例的特定方面。该图中示出了连接部分3，该连接部分将倾斜滑翔飞行段1附接至水平洞道段6上，其中，该连接部分包括单独的柔性单元160、170、180，这些单元与将倾斜段以柔性且流密封的方式连结至水平段上的这个段外侧上的柔性流密封材料交联。附接至可以滑入倾斜段1之前的水平段6中的倾斜段上的内壁190、195提供平滑的壁过渡部，以减小壁的空气动力学阻力并且保持壁附式流场，从而在下一个洞道段中产生适合于练习滑翔飞行的流动品质。如果这些方面未被使用，则流将在连接部分期间经历壁分离并且造成涡流和尾流以及其他流扰动。

图5描绘了本发明实施例的另一个特定方面。该图示出了将倾斜滑翔飞行段1附接至水平洞道段6上的连接部分3，其中，导流转动叶片210用于以受控的方式使流转向，从而在整个洞道截面中产生具有优良特性的流场、比如均匀流场，以便在下一个倾斜段中练习持续滑翔飞行。

图6描绘了以下实施例的方面，其中可调的导流叶片210的阵列用于实现流从水平洞道段6的主流平面(具有水平流入方向f1)转向到倾斜滑翔飞行段1中的倾斜流动方向f2。导流叶片210的阵列在倾斜滑翔飞行段中产生受控的流场、并且还使得流中的压力损失低于通过流的转向产生的压力损失。在一个实施例中，导流叶片被构造成使得这些导流叶片可以在相对于流入方向成20°-70°的转向角度范围内独立地调整，从而产生相对于水平面成15°-60°的优选倾斜角度，并且从滑行飞行控制面板(未示出)加以动态控制以便跨倾斜滑翔飞行段的宽度并沿其长度设定期望的流场分布，从而产生有利于练习各种类型的滑翔飞行(例如，但不限于部分自稳定飞行，其中接近飞行段的底板时流速较高)的流动条件、或者更先进的并且以性能为导向的流动条件(其中在飞行段风道宽度的中心具有高集中流速)。

图7描绘了在图6所描述的实施例中使用的可调的导流叶片210(其完全伸展以提供最大角度流转向)的技术设计的细节，其中每个可调的叶片组件包括若干个可伸展的叶片段211、212、213，每个段具有某个转向角度α1、α2、α3(典型地为20°)，并且在流出方向f2结束的下游端处的这个段包括具有平坦面板215的附加延伸部，该平坦面板引导流从叶片出口笔直流出，从而产生良好定向的流动、低压力损失、以及最小流动湍流。每个叶片段通过结构杆214(将每个叶片段保持在正确位置)附接至中心轴216上，所有叶片段都附接至该中心轴上。该中心轴216包括：固定的静态轴，前缘叶片段211附接至该静态轴上；以及同心可旋转接头，随后的两个叶片段212、213附接至这些接头上。这些可旋转接头被致动器控制，这些致动器附接至完整叶片组件的两侧，以进行单独的动态控制。

参照图8a和图8b，描述了本发明的另一个实施例，其中描述了位于倾斜滑翔飞行段1的上游端中的两阶段通道系统600。入口隔室601用于供人或物体进入和离开倾斜飞行段。该两阶段系统具有两个分开的压力密封隔室，第一隔室602用作前室，并且第二隔室用作飞行前的室603，其中若干个人和/或物体可以在等待和准备滑翔飞行练习时留在其内。从飞行前的室603经开放的通道门604(没有覆盖的门材料)容易进入飞行段中。使用所描述的两阶段通道系统具有允许在不减小飞行洞道中的流速的情况下进入或离开飞行段的好处，并且由此产生气闸系统。这允许更高效得多地操作洞道并且允许若干人或物体按任何选定的顺序进入和离开飞行段。如果使用单阶段系统，则外部空间与飞行段的内部的压力差导致立即且显著的流进入飞行段中，因为它的压力低于周围环境，从而在飞行段中导致强大的流扰动。这样的大扰动将意味着安全风险以及不可控的空气动力学力对飞行段中的任何物体或人造成的风险，即由于撞到洞道壁而造成人受伤或物体损坏的风险。这些风险通过该两阶段系统而缓解，在该系统中一次仅打开一个门，意味着在进入或离开期间不会发生流入或流出。该两阶段通道系统的另一个重要好处是，安全指导员和/或机器操作者可以位于最里面的隔室中，以便立即到达飞行段及其内的人或物体，从而允许风洞作整体安全的操作。如果发生任何严重的人员受伤，本文所述的具有位于上游和下游的双重通道的设置将有助于救出受伤人员。如果人员受伤通过风扇关闭而导致空气流的紧急立即完全停止，受伤人员会在重力作用下向下滑向上游门，因此在这一点上具有通道区被视为基本安全要求，即使下游门在正常操作期间由于其较低的流速而仍可以用作优选的通道。

如果第一部分6是基本上直立的，则上游门600的设置尤其重要。

参照图9，描述了本发明的另一个实施例，示出了倾斜滑翔飞行段1的下游段、结合具有下游通道门701的下游通道区700、具有可调角度的导流叶片210的阵列的第二连接部分12、以及返回段13。该图描绘了倾斜飞行段如何被设计成具有扩展的截面，从而在下游实现较大的截面积，引出沿着倾斜飞行段的长度产生较低的流速。该扩展包括相对于洞道中心线成在2-8°范围内的壁扩展角(δ1)，以实现显著的流速降低，同时维持壁附式流动条件并且将不稳定流动条件或湍流的风险最小化。在下游进口/出口段700的入口处，使用相对于洞道中心线成在5°-20°范围内的较大壁扩展角δ2来实现更大的流速降低，以确保下游通道区中的安全条件、并且使人和/或物体经下游通道门安全且容易地进入和离开。与通道门相连设置了通道坡道，由耐用且符合空气动力学的材料、典型地金属网或拉伸钢网制成，从而允许获得稳定的结构和穿其而过的顺畅空气流，该通道坡道被构造为进入下游通道区中的平台，使人能够以舒适且安全的方式进入、静止站立或离开。包括网的坡道将以阻力引起的能量/流动损失最小化的形状和方式来构造。安全网310位于通道坡道的正下游，作为重要的安全措施来阻止物体和人员意外撞到后面的导流叶片。如果不存在，可能会对人员和物体或叶片本身造成不期望且危险的损伤。导流叶片的目的是将流动方向从倾斜飞行段中的流动方向f2朝向主流平面转向成回流风道中的流动方向f3。

图10描绘了以下实施例的方面：将倾斜飞行段1连接至主回流风道18上的回流段13是以使用旋流自由流动设计的方式、使用无导流的低速横向流动设计来构造的。旋流回流风道是箱形的、并且被设计成具有矩形形状的围壁，使得倾斜段流f2被分成两半并被前壁转向挡板转向成旁流f7。然后，流开始旋流运动并且沿着倾斜洞道段侧面并且在其外部向后转动180°，直到流受到后壁挡板220的影响而将流动方向f8向后推。以向下定向的旋流f5继续流动、再次由于底部挡板230的影响而被向前推(即，沿主回流方向的大致方向)、并且最终重新汇入主回流方向f4。具有转向挡板的回流风道系统的设计产生了简单、但比较高效的构造并且将压力损失最小化，使得回流风道的建造简单且稳健，同时确保相对低的压力损失，能够实现能量高效的洞道操作。该实施例的另一方面(还在图10中描绘)是使用喇叭形承口式入口喷嘴240，从而使压力损失显著减小和改善能量效率，而且还减少了噪音和热量产生、以及使流动动力学稳定。

图10中描绘的另一个实施例是在第一转向风道24之前(上游)设置上游通道系统600，从而在洞道操作期间更安全且流动更加稳定地进出洞道。

图10中描绘的另一个实施例是使用具有空气动力学优化坡道710的下游通道门701，如之前所描述的，该坡道被设计用于最佳地出入洞道并且为了使用者安全性而不影响流动。

图10中描绘的另一个实施例是用于致动倾斜角度的机构构造，在这种情况下，该机构由线材系统20组成，该线材系统的一端附接至倾斜洞道段上、靠近其上侧21，而另一端经由机电致动式绞盘设备22附接，该绞盘设备进而附接至建筑结构23的固体部分上，该绞盘能够拉动线材并因此提升整个倾斜洞道段。为了在接合线材系统或任何其他致动系统时实现受控的倾斜运动，倾斜洞道段铰接在连接部分24的顶部连接点上。该构造在回流风道壁中还包括可滑动且柔性的段，所述段能够涵盖倾斜洞道段在倾斜角度改变时的平移运动，同时维持回流风道的适当流密封。

图1和图10两者中描绘的另一个实施例与本发明的总体高度尺寸相关。通过使用如图1、图10和其他图中描述的倾斜飞行段，本发明由于倾斜飞行段的使用而对于10m飞行段长度产生了小于10m的总体高度尺寸。与任一前述立式风洞设计和构造相比，这种建造高度需求的减小是显著的，因为允许本发明中描述的设备在当局的建筑物许可方面存在较少问题的场所和建筑物中实施，从而减少总建造成本、并且总体上易于在商业建筑物中引入这样的设备。

图11描绘了包括附接到倾斜飞行段1上的双阶段通道系统的实施例的方面，一个用于上游通道区600，一个用于下游通道区700。这种双通道系统的使用使得能够在风洞操作期间并且在任何流速下连续地且同时地进入两个区，同时在飞行段中维持为了以安全且受控的方式练习持续滑翔飞行所必需的稳定且不受干扰的流动。如果在不使用所述两阶段通道系统的情况下操作两个通道区中的任一个，则将发生穿过通道门的显著流入和流出，从而极大地影响流动条件以及进入过程的简易性和安全性。在所描绘的设计中，上游通道区配备有双通道门，一个通道门在连接部分610之前，一个在620之后，使得能够改善倾斜洞道的使用，其方式为使得初学使用者或原型物体可以在下游通道点620进入洞道，而指导员或有经验的指挥员可以经上游通道点610进入，从而大大简化了操作并且使初学者指导更简单且更安全。所描绘的这两个双阶段通道系统包括：与周围大气密封隔离的前室630、730(以阻止入流或涌出流)，该前室具有外门631、731、内门632、732(也阻止入流或涌出流)；以及飞行前的室633、733，人和物体在进入洞道的飞行段之前可以在该飞行前的室内等待。

图10中描绘的另一个实施例是用于洞道机器操作者的控制室30，该控制室位于倾斜洞道、上游通道区和飞行前等待室的附近。控制室的分隔壁由透明材料、比如玻璃或透明塑料制成。面向控制室的倾斜飞行段壁、上游面32和下游面33两者、以及下游的飞行前的室的侧窗25也由类似的透明材料制成，从而使得从控制室到倾斜飞行段所有区域以及两个通道系统的飞行前的室633、733完全可见。位于控制室内的操作者直接控制风洞风扇系统，通过手动地控制风扇速度来调节倾斜飞行段的流速，确保针对滑翔飞行练习实现适当的流速并且还确保流动的快速停止(如果需要的话)。

在另一个实施例中，控制室内的操作者还控制飞行段的倾斜角度、并且可以动态地调整该角度以适应练习并通过给出正确的流速和滑翔飞行角度来确保适当的滑翔飞行练习。

在本发明的又一个实施例中，通过指导员操作的控制装置从飞行前的室内或从洞道的实际飞行段内远程地(无线地通过线)控制风洞风扇马达和倾斜角度控制，因此限制了对操作员的需要、使操作更安全并降低了操作成本。如果在任何时候检测到与远程控制的连接断开，则风洞风扇马达控制器将完全停止并达到零流速。

在本发明的另一个实施例中，飞行段中由飞行指导员操作的远程控制可以被设计为“安全控制(dead-man’s-grip)”，使得如果指导员失去对它的控制，例如与之物理地失去远程控制或者变得无能为力，或者如果远程控制与主计算机断开连接，风扇系统将立即完全停止。

在本发明的另一个实施例中，可以给予除了指导员之外的另一个飞行者有限或完全的远程控制，例如，给予飞行者在一定限制内对角度的控制，但不控制风扇或其他安全关键性操作方面。

在图11所示的另一个实施例中，倾斜飞行段的与通道系统和控制室34相对的这侧由透明材料(例如玻璃或透明塑料)构成，以便观看者或录像区域35完全可看到滑翔飞行练习。这使得观看者和摄像师能够观看并记录滑翔飞行练习，包括近距离的电视竞赛。

参见图16a、b和c，图16a中示出了使用本发明实施例实现的3维流场的模拟结果，该流场是在空气流转向角度为35度并且流速为50m/s的情况下使用前述连接部分的实施例进行模拟的，该连接部分使用了流动增强壁段且没有导流叶片。该模拟示出了，由于在连接部分之中以及之前使用特定的几何流动增强壁段，本发明产生了高品质流场，仅具有小的速度偏差并且没有尾流或分离区。图16b描绘了2D截面线，在图16c中绘制了其上的流速分布。图16c描绘了在洞道的倾斜段中的某些截面中的流场分布的表示。

为了让人或飞行者安全地使用风洞，提供了安全系统。该安全系统包括定界布置900，该定界布置被设置在实验段1处并且用于通过防止飞行者离开实验段1来提供安全性。定界布置900包括如下面进一步描述的悬浮系统800、而且还有风洞本身的特性，该风洞用于防止飞行者到达太远的上游或下游，并且由此防止受伤。

对于没有经验的飞行者，通常需要悬浮系统800，以有助于学习使用风洞并防止与壁和底板发生碰撞，但是对于更有经验的飞行者，洞道中的定界布置本身可能足以在使用期间提供安全。

因此，根据本发明的风洞100可以配备有悬浮系统800以供在实验段1中飞行的人使用。该悬浮系统可以安装在实验段1的内壁上，并且该系统优选地包括与所述壁的至少两个洞道附接点801、802、907，如下文更详细地描述的。更优选地，悬浮系统包括至少一个、但优选地两个用于人的肩部附件以及至少一个、但优选地两个臀部附件，所述附件801、802、803、804中的每一个被布置成由人单独地脱离。

因此，使用风洞的人(下文被称为飞行者)在几个移动轴线上是固定的。尽管被这样限制，飞行者仍能够充分移动以学习感受其身体周围的气流。根据飞行者及其指导员的意愿，可以收紧或松开朝向洞道壁的束带。

在只准许在洞道中心进行有限移动的这些受限条件下，飞行者将学习人类飞行的基本知识。根据学习曲线和其他考虑因素，飞行者可能会在这种入门级设置中花费更长或更短的时间。这种初学者安全系统可以与或不与滑翔比增强服装一起使用，比如各种类型的翼服或运动裤。它还可以与训练跳台滑雪的滑雪板一起使用，或者与用于人类滑翔飞行的其他装置一起使用。在训练跳台滑雪时，可以不需要完全断开，因此使用快速释放系统是多余的。根据飞行者的意愿和所期望的飞行类型，一个或多个束带与安全吊带之间的连接点可以在飞行者上移动到后尾部。但是，通过单个束带连接洞道底板上的某些飞行者可能需要胸部上的连接点。

参照图12，示出了在飞行者连接至其侧面的洞道壁上、横向上升的情况下用于在倾斜风洞中实现持续且受控的人类滑翔飞行的渐进式教学和起飞的装置的实现方式。这些束带连接至飞行者的全身安全吊带上，具有或不具有快速释放系统。

当飞行者演示控制和必要的技能时，附接系统被释放，并且飞行者不受限制地飞行。这种初学者安全系统可以与或不与滑翔比增强服装一起使用，比如各种类型的翼服或运动裤。

图12还演示了，预期肩部处的两点连接系统是自稳定的，并且飞行者在飞行中仍然连接至洞道壁上，因为空气流沿飞行者的身体流过、即从颅骨尾部朝向飞行者的腿和脚。该连接位于飞行者的重心上方，这对稳定性很重要。

参照图13和图15，示出了预期在肩部和臀部两侧具有连接点的4点连接系统以非常稳定且受限的设置来固定初学飞行者，从而显著地降低撞到洞道壁的任何风险。如果腿也连接了悬浮系统，则可以实现进一步的稳定性。

参照图14，还示出了添加手持式束带(在此被示为在其握持端具有软环)可以为一些飞行者增加进一步的稳定性和安全性。这样的手持式束带可以在气流中自由漂浮、仅连接至洞道壁上，并且当飞行者释放这些束带时，它们将通过空气的力移向洞道壁并附着至壁表面上，从而让出洞道供飞行。手持式束带必须在飞行者握持它们的末端处是软的，使得在释放时不存在使飞行者受伤的风险。

图15进一步披露了第五附件807，该第五附件可以用于将飞行者连接至实验段1的底板上。应注意的是，悬浮系统可以根据各个飞行者的需要和意愿而变化。

现在将再次参照图12-15以及图17和图18来描述定界布置900。

如之前所提及的，悬浮系统800在倾斜实验段(1)的洞道壁的内圆周包括至少一个洞道附接点907。洞道附接点907包括用于固定该束带909的固持器，所述固持器优选被布置在凹口中或与洞道壁的内圆周齐平。这用于防止飞行者在与洞道壁相接触时受伤。洞道附接点907还可以锚固在洞道外部的某个点上，使得仅固持器延伸进入洞道本身中，并且固持器优选地是软且耐用的，比如条带或缎带，束带909紧固在其上。接着将束带909固定到飞行者所穿的安全吊带上的人附接点908，以将飞行者牢固地保持在实验段1的期望部分中并防止受伤。

优选地，使用在洞道壁的内圆周的上半部中的至少两个洞道附接点907，并且每个附接点经由束带909联接至被布置在安全吊带的臀部部分上的至少两个人附接点，一个在安全吊带的左侧，一个在右侧。因此，第一束带被配置成附接至这些洞道附接点之一上以及安全吊带的左侧的人附接点上，并且第二束带被配置成附接至这些洞道附接点之一上以及安全吊带的右侧的人附接点上。这允许将飞行者稳定且牢固地置于洞道中。为了适应高度差和重量差，安全吊带可以设有多个人附接点908，使得可以选择性地将束带909紧固在各个单独飞行者上。在一个实施例中，使用安全吊带上的可调的人附接点(可以根据单独飞行者的期望位置加以调整)，而不是将其断开并选择另一个固定附接点。

束带909自身可以优选地在被施加伸展力时伸展，其中，所述束带包括被布置成使束带伸展的屈服装置，和/或其中，该束带是弹性的，使得该束带能够伸展有限的长度。这允许飞行者与悬浮系统800之间的更软的接触并且防止令人不快且可能有害的突然颤动和停止，并且当穿着安全吊带的人位于洞道的倾斜实验段之外时使得飞行者能够通过将束带909紧固至人附接点908上来附接至悬浮系统800。例如，飞行者可以穿上安全吊带并且在进入实验段1之前将弹性或伸展的束带909紧固到安全吊带上来将自身连接到悬浮系统800上。这是方便的且时间上高效，同时还允许在风扇活动时飞行者进入或离开实验段1的情况下的附加安全性。

优选地，束带909可以伸展的有限长度是在束带909的长度的10％-500％的范围内，和/或进行伸展所需的所述伸展力在20-1000N的范围内。这允许通过屈服装置或束带的弹性来实现适合且方便的伸展。屈服装置可以包括使用带有锁定机构的弹簧加载辊的系统，类似于用于车辆的座椅安全带的那些，其中所述安全带可以在受到较小的力时伸展、并且可以在受到较大的力时防止伸展。对于根据本发明的悬浮系统，这将允许灵活使用，其中飞行者可以自由地来回移动，但是仍防止由于突然下降或不受控制的侧向移动等等造成的受伤。

在图17披露的替代性实施例中，束带909可以被配置成经由与至少一个滑道装置912的可滑动连接件911附接至洞道附接点907上，该至少一个滑道装置包括连接至这些洞道附接点907中的至少两个上的至少一条绳索、线材或轨道910，使得可滑动连接件911能够沿着滑道装置912滑动。滑道装置912可以简单地是沿着实验段1的顶板、在位于上游的一个洞道附接点907与位于下游的另一个洞道附接点之间延伸的绳索或线材。通过将束带909安装在可滑动连接件911(例如可以是弹簧钩、扣环或简单地束带909的环)上，穿着安全吊带的人将能够沿长度方向移动，即向上游或向下游，同时进行从一侧到另一侧的有限移动。

为了将滑道装置912朝向洞道壁牢固地保持住，该绳索或线材经由弹性连接件913连接至洞道附接点上，该弹性连接件将绳索或线材朝向洞道附接点推动。这产生了以下重要效果：将飞行者与滑道装置912缠在一起的任何风险最小化。

在另一个实施例中，定界布置900的悬浮系统800包括至少两个安全吊带以及多个洞道附接点907和束带909，以使得安全吊带能够经由这些束带附接至洞道附接点907上。这可以同时为两个或更多个飞行者实现安全的飞行条件。通过沿着洞道壁圆周并且沿着实验段1的长度分布洞道附接点907，并且通过选择每个束带909的长度和弹性，每个飞行者及其安全吊带可以在实验段1内具有一定移动量，防止这种移动量与另一个飞行者的移动量重叠。这防止了飞行者之间的碰撞并且还防止了其束带909被缠住。

除了悬浮系统800之外，定界布置900还包括风洞100本身的用于提高安全性和防止受伤的特征和结构。因此，界定系统可以包括收缩洞道部分901，该收缩洞道部分具有的截面表面积小于实验段1的截面表面积的90％；并且还可以包括扩展洞道部分902，该扩展洞道部分具有的截面表面积比实验段的截面表面积大了至少20％。

扩展洞道部分902由于增大的容积而具有较小的空气速度，而收缩洞道部分901由于减小的容积而具有较大的空气速度。这产生了：飞行者因为空气流场没有强到足以能够实现飞行而被迫降落一个部分(扩展部分902)；以及另一个部分(收缩段901)，空气流场太强从而阻止飞行者进入那个部分中。优选地，扩展洞道部分902和收缩洞道部分901被设置在实验段的上游，其中，扩展洞道部分902在最远的上游。通过这种布置，防止飞行者移动到比扩展洞道部分902更远的上游。

在一个实施例中，还可以在实验段1的下游提供扩展洞道部902，以在飞行者试图从实验段1向下游行进时迫使其降落。

定界布置900的另一个实施例包括减小的有角度部分903，空气流在该减小的有角度部分中改向从而防止在实验段1的上游和/或下游的某个段中飞行。因此，这部分包括空气流改向装置，该空气流改向装置优选地通过将减小的有角度部分903自身放置成与实验段1成某个角度、或者通过提供导流装置、比如导流叶片、隆起部、或上文关于倾斜风洞自身的实施例所描述的用于将空气流改向的其他装置来实现。

与实验段中的空气流相比，减小的有角度部分903中的空气流优选地被改向成与水平面成至少3°、优选地至少5°的角度，并且减小的有角度部分903优选地被布置在实验段的上游，以迫使飞行者以类似于上述扩展部分902的方式降落。

在一些实施例中，还可以提供至少一个安全网作为定界布置900的一部分。优选地，网905设置在下游以在飞行者沿着洞道飞得太远时抓住飞行者，并且在一些实施例中，第一网905可以是弹性的，以轻柔地抓住飞行者，同时提供刚性的第二网906以确保不允许任何东西向下游前进得更远。在一些实施例中，还可以在上游提供优选地弹性的网905。图18a-c披露了这些不同的实施例。

在一个实施例中，在实验段1上游的洞道部分(并且可选地超出被布置在那里的作为定界布置900的一部分的收缩段/扩展段/有角度段)是直立布置的。在那个实施例中，有利的是，在实验段1一方面与定界布置900之间、另一方面与直立洞道部分之间(即，跨通向直立洞道部分的开口)布置另一个安全网905，从而安全网905用作底板。

还应注意的是，本文中参考一个实施例所述的内容可以自由地与其他实施例组合，除非明确声明这样的组合不适合。

Claims (30)

1.一种用于研究或娱乐的稳定持续人类飞行的风洞，包括

-洞道，该洞道包括具有第一中央轴线(A)的第一部分(6)以及具有第二中央轴线(B)的第二部分(1)，其中，该第二部分(1)是实验段，

-所述第一中央轴线(A)和所述第二中央轴线(B)被布置成相对于彼此成第一角度，以及

-用于在该实验段中产生空气流的至少一个风扇(120)，

其中，所述第二中央轴线(B)与水平面成第二角度，所述第二角度为5°-85°。

2.根据权利要求1所述的风洞，其中，所述第二角度为15°-60°。

3.根据权利要求1或2所述的风洞，其中，该第二角度是可调整的。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的风洞，进一步包括允许空气在该洞道中再循环的再循环装置，所述再循环装置优选地包括被布置成将该第二部分(1)的下游端连接至该第一部分(6)的上游端上的导管。

5.根据任一前述权利要求所述的风洞，其中，该第一部分和该第二部分(1)通过连接部分连结，所述连接部分具有平滑内表面以及流密封性外表面，并且其中，所述连接部分被布置成是柔性且可伸展的，以允许调整该第一角度和该第二角度。

6.根据任一前述权利要求所述的风洞，其中，该第一部分(6)和该连接部分中的至少一个包括用于调整空气流角度或流场的装置。

7.根据权利要求6所述的风洞，其中，所述用于调整空气流角度或流场的装置包括从所述第一部分(6)或连接部分的内壁延伸的至少一个突出部。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的风洞，其中，所述用于调整空气流角度或流场的装置包括该第一部分(6)或该连接部分的内壁的至少一个壁部分，所述壁部分具有可调整的形状。

9.根据任一前述权利要求所述的风洞，其中，该风洞进一步包括具有气闸的至少一个通道门，该至少一个通道门允许人在操作过程中进入或离开该洞道。

10.根据权利要求9所述的风洞，其中，该风洞包括至少两个通道门，并且所述门被布置在该实验段的两侧。

11.根据任一前述权利要求所述的风洞，进一步包括用于使人悬浮的悬浮系统，所述悬浮系统被安装在该实验段的内壁上，并且该系统优选地包括与所述壁的至少两个附接点。

12.根据权利要求4-11中任一项所述的风洞，其中，该再循环装置是可调整的，以允许改变风速，和/或其中，该第二部分(1)沿着其长度的至少一部分具有递增截面。

13.根据权利要求6-12中任一项所述的风洞，其中，所述用于调整空气流角度或流场的装置包括被布置在该连接部分的顶板中的至少一个转动叶片(210)。

14.一种用于稳定持续人类飞行的倾斜风洞的安全系统，包括

-风洞的倾斜实验段(1)，所述实验段(1)被布置成与水平面成5°-85°的角度，

-用于在该实验段(1)中产生空气流的至少一个风扇(120)，所述空气流从该实验段(1)的上游端朝下游端被引导，

-定界布置，该定界布置被布置在该实验段(1)处以用于防止使用该实验段(1)的人离开所述实验段(1)。

15.根据权利要求14所述的安全系统，其中，该定界布置包括

-在该倾斜实验段(1)的洞道壁的内圆周处的至少一个洞道附接点，

-在安全吊带上的至少一个人附接点，

-至少一个束带，该至少一个束带被配置成附接至该至少一个洞道附接点和该至少一个人附接点上以将穿着该安全吊带的人固定至该洞道上。

16.根据权利要求15所述的安全系统，进一步包括

-在该洞道壁的内圆周的上半部中的至少两个洞道附接点，

-被布置在该安全吊带的臀部部分上的至少两个人附接点，一个人附接点在该安全吊带的左侧并且一个人附接点在右侧，以及

-至少两个束带，其中，第一束带被配置成附接至这些洞道附接点之一上以及该安全吊带的左侧的人附接点上，并且第二束带被配置成附接至这些洞道附接点之一上以及该安全吊带的右侧的人附接点上。

17.根据权利要求15或16所述的安全系统，其中，该至少一个束带能够在被施加伸展力时伸展，其中，所述束带包括被布置成使该束带伸展的屈服装置，和/或其中，该束带是弹性的，使得该束带能够伸展有限的长度。

18.根据权利要求17所述的安全系统，其中，所述有限的长度在该束带的长度的10％-500％的范围内，和/或其中，所述伸展力在20-1000N的范围内。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的安全系统，其中，该至少一个束带被配置成经由与至少一个滑道装置的可滑动连接件附接至该洞道附接点上，该至少一个滑道装置包括连接至这些洞道附接点中的至少两个上的至少一个绳索、线材或轨道，使得该可滑动连接件能够沿着该滑道装置滑动。

20.根据权利要求19所述的安全系统，其中，该绳索或线材经由弹性连接件连接至该洞道附接点上，该弹性连接件将该绳索或线材朝向该洞道附接点推动。

21.根据权利要求15-20中任一项所述的安全系统，包括至少两个安全吊带以及多个洞道附接点和束带，以使得这些安全吊带能够经由这些束带附接至这些洞道附接点上，并且其中进一步地，这些洞道附接点沿着该洞道壁圆周以及沿着该实验段的长度的分布、和每个束带的长度允许穿着安全吊带的每个人在该实验段内进行一定的移动量并且防止所述移动量之间的重叠。

22.根据权利要求15-21中任一项所述的安全系统，其中，该至少一个洞道附接点包括用于固定该束带的固持器，所述固持器被布置在凹口中或与该洞道壁的内圆周齐平。

23.根据权利要求15-22中任一项所述的安全系统，其中，该至少一个束带能够在该安全吊带处于该洞道的该倾斜实验段之外时附接至该至少一个人附接点上。

24.根据权利要求14-23中任一项所述的安全系统，其中，该定界布置进一步包括以下各项中的至少一项

-收缩洞道部分，该收缩洞道部分具有的截面表面积小于该实验段的截面表面积的90％，所述收缩洞道部分被布置在该实验段的上游，以及

-扩展洞道部分，该扩展洞道部分具有的截面表面积比该实验段的截面表面积大至少20％，所述扩展洞道部分被布置在该实验段的上游。

25.根据权利要求24所述的安全系统，其中，该定界布置包括收缩洞道部分和扩展洞道部分两者，所述扩展洞道部分被布置在该收缩洞道部分的上游。

26.根据权利要求14-25中任一项所述的安全系统，进一步包括风洞停止区和空气流改向装置，该空气流改向装置用于将该停止区中的空气流改向，以与该实验段中的空气流相比朝该水平面偏离至少3°、优选地5°，其中，所述停止区被布置在该实验段的上游或下游。

27.根据权利要求26所述的安全系统，其中，该空气流改向装置包括被布置成与该倾斜实验段成某一角度的洞道部分、或安装在该风洞停止区中的导流装置。

28.根据权利要求14-27中任一项所述的安全系统，进一步包括至少一个网，该至少一个网跨该风洞的截面布置在该倾斜实验段的下游。

29.根据权利要求28所述的安全系统，包括：弹性的第一网和基本上非弹性的第二网，所述第一网被布置在该倾斜实验段的下游、但在该第二网的上游。

30.根据权利要求24-29中任一项所述的安全系统，其中，该定界布置(900)包括扩展洞道部分(902)，该扩展洞道部分具有的截面表面积比该实验段的截面表面积大至少20％，所述扩展洞道部分(902)被布置在该实验段的下游。