通常，我们想鼓励孩子们对科学与工程更感兴趣，DIY风洞似乎是一个很好的实现方式。

为什么选纸飞机呢？嗯，首先，我们都是工程师，自我们记事起就开始做纸飞机，但不仅如此，纸飞机是一种神奇的符号，让我们回忆起曾经的2B生涯，产生共鸣。拿起一张纸，我们可以用它做会议纪要或者打发无聊与孤寂，但也可以把它变成梦寐以求的东西，这个东西可以抵抗地心引力，成功飞起来，更不用说它还可以砸中某个毫无防备的同事后脑勺，把他/她吓一大跳。

你可以让飞机笔直稳定的飞行，或者来一个超酷的三圈翻滚，让大伙儿发出惊叹和尖叫。

好吧，他们可能不承认被打动了，但你知道，他们只是嫉妒你能做出符合空气动力学的纸飞机的本领。

三件事使纸飞机超级闪亮：

（1）对初级航空迷来说，纸飞机易理解，纸成本低。

（2）通过简单的折叠和划线，设计上就可以有无限创新空间。

（3）制作特别简单，甚至能让一个六岁小屁孩跟做，或者这会开启孩子们的创新生涯。

咳咳，那么回到风洞吧……

如果你不熟悉风洞，我建议一个快速入门的wiki。在开发高速汽车或飞行器时，风洞是一种很有用的工具。但相对那么大型的设备，我们的项目比较短小，在这种情况下，我们决定把重点放在让人们可通过自制的风洞看到空气动力学现象。

大多数人并没有工程背景，从没有机会观看物体周围的气流形式，如果他们有机会看到这种现象，他们可能发现既有趣又很酷。用风洞解释纸飞机如何产生升力是我们的目标之一。给孩子们一个可以参与的项目，或者可以让他/她对空气动力学或科技多那么一点点兴趣。它也使我们可以展示风洞，向人们证明，做一个可以工作的风洞，没有太多费用或困难。

我们构建的风洞是开环回路的，它从房间的一端吸入空气，从另一端吹出，这种模式最容易构建，并且有最大的有效工作部分。

这种开环风洞有5个关键部分，如上图所示。

·气流矫直器

·收集器

·工作部分

·扩散器

·风扇

接下来的几步将详细介绍这几个关键部分如何制作。

我们的第一个念头是使用一些蜂窝复合芯体材料，但价格有点让我们反胃。

然后，我们考察了更普通的方法，用吸管。然而，把数以百计的吸管截成一英寸长的小段，还得把它们粘在一起，并确保它们正常工作，会花费很长的时间，而且不是免费的。所以，为了避免麻烦，当我看到一块尺寸近似的废料时，我欣然接受了这个机会，这块废料上有许多类似办公室照明灯扩散栅格的东西。每个栅格中都有截面积约20 mm²的透明塑料圆管，三个这样的圆管并列连在一起，截面像三叶草那样，排布在80  mm²的栅格中，矫直器大约80mm长，看起来似乎工作良好，可以顺利矫直进入风洞的气流。

如果你找不到合适的东西，将许多粗短的吸管束在一起，可能是最好的替代方法。为达到良好的矫直效果，应使矫直器的长径比超过4:1。

在矫直器和工作部分之间，是作为收集器的风管。收集器引导已矫直的气流进入工作部分。矫直器的截面积最好大一些，这样有助于减少背压，还能为工作部分提供更稳定的恒流，这比高斯分布的气流要好。

在最初的方案中，我们设想了一种合适的收集器形状，但在大学看到几个开环风洞之后，我们开始思考未来如何改进收集器形状……正在深入研究时，我发现了美国宇航局为学校设计的一种风洞，和我们最初设想的方案完全一致，所以我们决定保留它原来的样子。

为了实现曲线，我们用了一种比较厚的非波浪形的Lego盒子，这种方案不那么整洁，好在我们对其耐久性没有很高的诉求。啊，好吧……

工作部分是测试执行的地方，这里气流平稳顺直。

工作部分是一个简单的盒子，它有恒定的横截面。为方便观察，我们在其顶面和侧面安装了透明板。顶面的透明板和侧面板是铰接的，这样，纸飞机比较容易放进去。

工作部分是唯一没有使用废弃物的部分。工作部分的主体是三合板激光切割而成。为了更清晰地观测，透明板是新亚克力板制成。小铰链的使用，让顶面亚克力板容易打开。接缝处用气密胶带增强密封性。

装夹纸飞机的夹子是在PP3DP UP！2设备上3D打印的。为方便更换纸飞机，夹子的基座里有钕磁铁材质的推合座。一把钢尺胶粘在工作部分的底板上，磁性夹子就吸在钢尺上。钢尺还能方便定位。然而，在我的工作室，我更愿意采用更简洁的解决方案，丢掉这把尺子。

为了使工作部分的气流可视化，我们还用了一组根据空气动力学原理改进的分束喷嘴，这是另一处3D打印的部件，这组喷嘴可以导入烟雾线迹，这样，气流就可视了。

烟雾是无毒的，由水/甘油/丙二醇混合物加热生成。为安全起见，我们采用了“Zero Blaster”玩具烟圈枪、3D打印的适配器和一个小风扇。小风扇把烟雾从烟室吸出，通过一根吸管送入风洞。

测试时，我们还用过一个两升的瓶子盛放热水和干冰来产生烟雾。这种方案视觉效果更好，可惜持续性不好。如果你沿着这条技术路线做，因为蒸发/升华CO₂的动力可以驱动烟雾，所以不再需要小风扇，但我建议在瓶子上切一个20mm的孔，用胶带覆盖，这样可以在出口堵塞的情况下起到减压作用。

为有助于观察，我们安装了一条直流LED灯带，这条灯带安装在两面亚克力板的连接处，工作部分的内侧则被漆成黑色，这样有助于观察烟迹线。

工作部分和风扇间的管道就是扩散器，该设计源于一位接近美国航天局的人，是的，一个NASA Baby！

我们最初的设计方案是从正方形到六边形到圆形的扩散器，但发现上述美国航天局计划后，我们用纸板和高粘性胶带结构重新设计了与其一致的扩散器。

为保持气流稳定，扩散器必须温和地扩张，不要让扩散器扩展得太快，否则，气流会不稳定，会来回震荡而分裂。

从方形工作部分到圆形风扇是等腰三角形纸板。较大的三角形底边长是风扇圆周的1/4，腰与较小的等腰三角形的腰长一致。为确保波纹平直，大三角形纸板可以弯曲。两个三角形的接缝要在内部和外部用胶带粘好。在扩散器终点，我们做了几个孔，用于绑接风扇外罩。另一端与工作部分的接口，我们用的是滑动摩擦配合。

为防止风扇旋转，也为了调平整个风洞，在风扇端安装了一个硬纸板箱。工作部分比较小，但它是真正有用的部分，必须使它的高度恰到好处，气流矫直器栅格也要坐直在桌子上。

我们开始动手时，有些担心普通的落地扇不能产生所需的气流，但原型实验表明，这个担心是不必要的。

我是神奇的巫师，刚刚把我唯一的风扇装在邋遢的、塞满我的房间的纸板风洞上，英国就突然迎来了35度的热气流，这可不是我的女友期待的浪漫姿势。马克和我把底座拆掉，将风洞移到了我的车库，这样，一个幸福的女友的问题就解决了。

这就是真相了。

正如你所看到的，它成本不太大，是一个相当好的科学演示，似乎肯定会受孩子们的欢迎。

我们肯定会成功激励孩子们对科技更感兴趣，不过，大家别忘了把德比和布莱顿城的纸飞机清理干净。

稍稍改进一下烟雾是个不错的想法，现在的烟雾不太容易看见，在最低流速下，CO₂也需要5分钟填充一次，如果更换一个自动填充的装置会如何呢？

此外，如果增加一个测量推重比的方案，将大幅提升风洞在飞行测试上的竞争优势，年龄大些的参与者可能更感兴趣。