在科學(xué)啟蒙的時代，為了測試飛行物體的性能，科學(xué)家們不得不去尋找相對穩(wěn)定的自然風(fēng)源——人們把模型安裝在山頂或者有風(fēng)的山谷中。不過變化無常的自然環(huán)境最終迫使實(shí)驗(yàn)者轉(zhuǎn)向各種機(jī)械方案，嘗試在靜止的空氣中移動模型。

于是，人們自然聯(lián)想到了投石索，通過旋臂來高速移動模型。1746年，英國數(shù)學(xué)家本杰明·羅賓斯通過旋臂測試，證明了空氣阻力是彈丸飛行的關(guān)鍵因素。他的儀器如下圖所示，由一個重物帶動轉(zhuǎn)鼓，提供了穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。

當(dāng)然，物體的運(yùn)動除了旋轉(zhuǎn)還有平移。1904 年，法國軍官兼航空工程師費(fèi)迪南德·費(fèi)伯制造了下圖的裝置，利用重力效應(yīng)將飛機(jī)模型固定在繩索滑車上向下移動。不過這種設(shè)備的使用條件也相當(dāng)有限，且難以測量模型受力。

那時的人們因?yàn)槭芾в诳諝獾牟豢煽?，思路都集中在了如何讓物體運(yùn)動起來，然而物體運(yùn)動總是會產(chǎn)生諸多不便。總之，如果你是那時的工程師，大概率會感嘆一聲：We need something better。

空氣動力學(xué)家眼中的“something better”便是風(fēng)洞。它由一個封閉的通道組成，空氣由風(fēng)扇或其它方式驅(qū)動并流經(jīng)此通道。風(fēng)洞的核心是測試段，通過一個控制機(jī)構(gòu)將物體支撐起來，模型的空氣動力學(xué)特性及其流場則通過支撐由天平和其它測試儀器進(jìn)行測量。風(fēng)洞具有強(qiáng)大的受控測試能力，使得旋臂測試設(shè)備很快就過時了。測量在氣流中保持靜止的模型如此簡便，從而開啟了空氣動力學(xué)研究的新紀(jì)元。

英國航空學(xué)會的一名理事會成員Frank H. Wenham，在 1871 年設(shè)計并操作了一個風(fēng)洞，被普遍認(rèn)為是世界上第一個真正意義上的風(fēng)洞，不過由于年代太過久遠(yuǎn)，這條風(fēng)洞的模型已然消失在歷史的長河中了。而美國國家航空航天博物館則保存了 1901 年萊特兄弟風(fēng)洞的復(fù)制品。

萊特兄弟的風(fēng)洞除了看起來有點(diǎn)不太牢靠以外，還有一個非常明顯的錯誤——他們把風(fēng)扇安裝在了風(fēng)洞的上游，這將對測試段的氣流帶來很大的干擾。

雖然美國的萊特兄弟占據(jù)著飛機(jī)發(fā)明者的美名，不過隨著一戰(zhàn)的到來，世界航空業(yè)的重心很快便轉(zhuǎn)移到了歐洲。各國中央政府資助的航空實(shí)驗(yàn)室在英國、法國、德國、意大利和俄羅斯等地興起，這當(dāng)然也包括風(fēng)洞。不得不說，現(xiàn)代風(fēng)洞的許多基礎(chǔ)技術(shù)都是在歐洲奠定的。

1908年，在德國哥廷根，著名的空氣動力學(xué)家路德維?！て绽侍刂笇?dǎo)建造了世界上第一個連續(xù)回路風(fēng)洞。普朗特的風(fēng)洞使用管道連接了風(fēng)洞的出口和入口，并在關(guān)鍵的位置安裝導(dǎo)向葉片、紗網(wǎng)和蜂窩來獲得均勻和安靜的來流。有了風(fēng)洞以后，普朗特便愉快地測試了各種翼型、流線型機(jī)身和飛機(jī)部件，并首次測量了旋轉(zhuǎn)螺旋槳葉片上的壓力分布。普朗特的風(fēng)洞由于氣流品質(zhì)更穩(wěn)定并更節(jié)省能源，很快便成為許多研究者模仿的標(biāo)準(zhǔn)。

在法國，以鐵塔聞名的古斯塔夫·埃菲爾 (Gustave Eiffel) 用個人資金建造了私人空氣動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。世人皆知埃菲爾是個建筑大師和結(jié)構(gòu)專家，不過大神們都是那么精力無限，他對空氣動力學(xué)也很感興趣，甚至經(jīng)常高空拋物——從塔上扔下各種形狀的物體來測試空氣阻力。或許他建造埃菲爾鐵塔也有那么一點(diǎn)小心思。

1909 年，埃菲爾在鐵塔腳下的戰(zhàn)神廣場上，建造了第一個開放式風(fēng)洞。該風(fēng)洞直徑為 1.5 米，由一臺 50 千瓦的電動機(jī)提供動力，并加裝了擴(kuò)散器以降低電力消耗。氣流通過噴嘴以高達(dá)每秒 20 米的速度進(jìn)入測試部分，并通過建筑內(nèi)部的開放空間返回噴嘴。埃菲爾在這個設(shè)施中進(jìn)行了 4000 多次測試，不過幾年后，法國政府嫌他占地方太大，就把戰(zhàn)神廣場回收了。于是心有不甘的埃菲爾便又建造了更大且風(fēng)速更高的第二代風(fēng)洞。

雖然沒有哥廷根式風(fēng)洞那么風(fēng)靡世界，埃菲爾的風(fēng)洞也有其獨(dú)特的優(yōu)勢，其結(jié)構(gòu)簡單且壓力穩(wěn)定，也被不少研究者采用，因此其與哥廷根式風(fēng)洞并稱為兩大主要的風(fēng)洞類型。

當(dāng)然，另外兩個歐洲大國也不甘示弱，英國和俄羅斯也在20世紀(jì)初期建立了自己的風(fēng)洞。1903 年，托馬斯·斯坦頓開始在英國建造風(fēng)洞，并于 1912 年首次亮相，號稱其風(fēng)洞擁有“世界上最穩(wěn)定的空氣動力流”。俄羅斯第一個重要的風(fēng)洞則是由杰出的科學(xué)家 D. Riabouchinsky 于 1904 年建造的，他用自己的資金在離莫斯科不遠(yuǎn)的庫奇諾建造了一個完整的空氣動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。其風(fēng)洞測試部分直徑為 1.2 米，并裝備了一個圓柱形罩，用于校準(zhǔn)和消除氣流中的湍流。

一戰(zhàn)結(jié)束后，NASA的前身——美國國家航空咨詢委員會 (NACA)，向國會提交的第一份年度報告中，清晰的描述了未來的技術(shù)發(fā)展趨勢：航空業(yè)在一戰(zhàn)中取得了如此迅速的進(jìn)步，以至于戰(zhàn)爭結(jié)束后，將會有大量的不同種類的飛機(jī)和訓(xùn)練有素的人員，這將迅速使得航空業(yè)進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域。

他們于1920年建造了 NACA 1 號風(fēng)洞 ，這是一個低速風(fēng)洞，相比歐洲的風(fēng)洞看起來簡陋了許多，也沒有回流回路。由于從該風(fēng)洞中獲得的數(shù)據(jù)不夠現(xiàn)實(shí)，無法用于飛機(jī)設(shè)計，因此一號風(fēng)洞只能被稱為一個學(xué)習(xí)的工具。

不過這只是開始，NACA的風(fēng)洞建設(shè)馬不停蹄。1921 年，全世界已經(jīng)建造了超過 20 個風(fēng)洞，但所有大型風(fēng)洞都在正常大氣壓下運(yùn)行。這意味著在風(fēng)洞中使用比例模型獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果值得商榷，因?yàn)槔字Z數(shù)等無量綱數(shù)與全尺寸飛機(jī)實(shí)際飛行中的參數(shù)無法匹配。

1921 年 6月，NACA大膽決定建造一個可以改變氣壓的風(fēng)洞，這便是蘭利實(shí)驗(yàn)室的可變密度風(fēng)洞 (VDT)。1923 年 3 月，VDT 開始運(yùn)行，并很快成為高雷諾數(shù)下空氣動力學(xué)數(shù)據(jù)的主要來源。它測試了各種各樣的飛機(jī)模型，從笨重的齊柏林飛艇到軍用飛機(jī)。

直到 1932 年，NACA 的風(fēng)洞都是亞音速的。1927 年 Joseph S. Ames 成為 NACA 的主席后，決定優(yōu)先考慮高速風(fēng)洞尤其是跨音速和超音速研究能力的發(fā)展。

1939 年，基于其最新的 24 英寸高速風(fēng)洞，NACA 為美國航空業(yè)提供了一系列新型高速機(jī)翼的空氣動力學(xué)數(shù)據(jù)。這些翼型很快就進(jìn)化出了高速飛機(jī)的螺旋槳，這些螺旋槳為時速 500 英里的美國戰(zhàn)斗機(jī)提供動力，而這些戰(zhàn)斗機(jī)在二戰(zhàn)中發(fā)揮了巨大作用。

戰(zhàn)爭極大的刺激了航空業(yè)的發(fā)展。二戰(zhàn)期間，德國已將其航空研究設(shè)施增加了十倍，并且擁有五個研究中心。然而建造大型高速風(fēng)洞仍不容易——驅(qū)動風(fēng)洞所需的功率和風(fēng)速的三次方成正比。德國工程師則想到了另外的辦法，他們在山洞中建造了大型儲氣室替代了驅(qū)動風(fēng)扇。到戰(zhàn)爭結(jié)束時，德國至少擁有三個不同的超音速風(fēng)洞，其中一個能夠產(chǎn)生 4.4 馬赫的超聲速氣流。

NACA 的研究也不甘落后。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，美國已經(jīng)建造了 8 個新風(fēng)洞，其中世界上最大的風(fēng)洞位于加利福尼亞州桑尼維爾附近的 Moffett Field，能夠以 250 mph 的速度測試全尺寸飛機(jī)。位于俄亥俄州賴特機(jī)場附近的垂直風(fēng)洞，則用于測試直升機(jī)及其旋翼性能。

二戰(zhàn)之后，技術(shù)轉(zhuǎn)移和商用化又進(jìn)入了一個高峰期，其中最具代表性的則為S1MA風(fēng)洞。該風(fēng)洞在二戰(zhàn)期間由德國工程師在奧地利阿爾卑斯山開始建設(shè)，后被認(rèn)定為戰(zhàn)爭補(bǔ)償轉(zhuǎn)移到法國。該風(fēng)洞于1952年開始使用，它由一對對轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)驅(qū)動，功率高達(dá)88兆瓦，比戴高樂號航母還要高。其測試段直徑為8米，最大風(fēng)速可達(dá)1馬赫。

該風(fēng)洞承擔(dān)了大量的商用飛機(jī)開發(fā)和驗(yàn)證工作，至今仍是世界上最重要的風(fēng)洞之一。同S1MA一樣，二戰(zhàn)結(jié)束后仍有許多風(fēng)洞在服役，甚至像埃菲爾風(fēng)洞這樣的老古董，也在建筑領(lǐng)域發(fā)揮著余熱。

不過還有更多的風(fēng)洞都在二戰(zhàn)結(jié)束20年內(nèi)逐步退出了歷史舞臺，取而代之的是能耗更低、更適合垂直領(lǐng)域商業(yè)化用途的風(fēng)洞，如S4MA航天器風(fēng)洞，Capua結(jié)冰風(fēng)洞，S2A汽車風(fēng)洞等等。

而汽車和飛機(jī)在幾何外形和運(yùn)行工況上有著巨大的差異，比如汽車會產(chǎn)生更明顯的堵塞甚至尾流扭曲、具有地面效應(yīng)、更復(fù)雜的湍流來流等等，使得人們越來越考慮建造專用的汽車風(fēng)洞。

猶如戰(zhàn)爭年代的航空技術(shù)風(fēng)洞，和平年代的汽車風(fēng)洞便如雨后春筍般冒了出來，時至今日已有大量的全尺寸汽車風(fēng)洞正在夜以繼日的運(yùn)行，不僅包括氣動聲學(xué)風(fēng)洞，還包括環(huán)境風(fēng)洞等等。