أقوى نفق رياح أسرع من الصوت في العالم

[إعلان 1]

بعد خمس سنوات من البناء، تم افتتاح أكبر وأسرع نفق رياح في العالم في ضواحي بكين.

يمكن لنفق الرياح JF-22 محاكاة سرعات تفوق سرعة الصوت تصل إلى 30 ماخ. الصورة: SCMP — يمكن لنفق الرياح JF-22 محاكاة سرعات تفوق سرعة الصوت تصل إلى 30 ماخ. الصورة: *SCMP*

يقع نفق الرياح JF-22 في منطقة هوايرو شمال بكين، ويبلغ قطره 4 أمتار، ويمكنه توليد تدفقات هوائية بسرعات تصل إلى 10 كيلومترات في الثانية، وفقًا للتقييم النهائي الذي أُجري في 30 مايو. وهذا يجعله أكبر وأسرع نفق رياح في العالم، وقادر على محاكاة ظروف الطيران الأسرع من الصوت حتى 30 ماخ (37044 كم / ساعة)، وفقًا لمعهد الهندسة الميكانيكية، الذي يدير JF-22.

صرح المعهد في بيان له بتاريخ 2 يونيو/حزيران أن النفق "سيدعم جهود الصين في البحث والتطوير للطائرات الأسرع من الصوت وأنظمة النقل الفضائي". بالمقارنة، يبلغ قطر غرفة اختبار نفق سرعة 10 ماخ (12,348 كم/ساعة) في مركز لانغلي للأبحاث التابع لناسا في الولايات المتحدة، وهو منشأة رئيسية لاختبار الطائرات الأسرع من الصوت، حوالي 0.8 متر. تتيح غرفة الاختبار الأكبر للباحثين وضع نماذج طائرات كبيرة، بل وحتى أسلحة كاملة، في نفق الرياح لجمع بيانات طيران أكثر دقة. يبلغ قطر معظم الصواريخ الباليستية العابرة للقارات أقل من 4 أمتار.

ترتبط طائرة JF-22 بهدف وضعته الحكومة الصينية وتسعى لتحقيقه بحلول عام 2035: نشر أسطول من الطائرات الأسرع من الصوت القادرة على نقل آلاف الركاب إلى الفضاء سنويًا، أو إلى أي مكان على الكوكب في غضون ساعة. لكن يجب أن تتحمل هذه الطائرة درجات الحرارة والضغوط القصوى للطيران الأسرع من الصوت، وأن تحافظ على مسار طيران مستقر، وأن توفر بيئة آمنة ومريحة للركاب.

عند سرعات تفوق سرعة الصوت بخمسة أضعاف، تبدأ جزيئات الهواء المحيطة بالطائرة بالانضغاط والسخونة، مما يؤدي إلى تفكك جزيئي. تتحلل جزيئات الغاز إلى ذراتها المكونة، والتي تتفاعل مع بعضها البعض لتكوين مواد كيميائية جديدة. يُعد فهم الفيزياء المعقدة لتدفق الهواء والتفكك الجزيئي أمرًا أساسيًا لتطوير الطائرات الأسرع من الصوت.

من خلال دراسة الظواهر في بيئات تجريبية، مثل أنفاق الرياح، يمكن للعلماء استكشاف كيفية تفاعل المركبات الأسرع من الصوت مع بيئتها، وتطوير تقنيات جديدة لتحسين الأداء والسلامة. يساعد اختبار أنفاق الرياح على تحديد المشاكل المحتملة أو عيوب التصميم قبل بناء المركبة واختبارها، مما يقلل من خطر الأعطال أو الحوادث.

بحسب بعض التقديرات، تتطلب محاكاة ظروف طيران بسرعة 30 ماخ داخل نفق رياح كبير نفس كمية الطاقة التي يتطلبها سد الخوانق الثلاثة، وهو أمر شبه مستحيل. لذا، خطرت فكرة للبروفيسور جيانغ زونغلين، العالم الرئيسي في مشروع JF-22.

لتوليد تدفق الغاز عالي السرعة اللازم لاختبارات السرعة فوق الصوتية، اقترح جيانغ نوعًا جديدًا من مولدات موجات الصدمة يُسمى "محرك موجات الصدمة الانعكاسية المباشرة". في نفق الرياح التقليدي، يُولّد تدفق الغاز من خلال عملية تمدد يُفرّغ فيها غاز عالي الضغط بسرعة في حجرة منخفضة الضغط، مما يُولّد تدفقًا تفوق سرعة الصوت. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لها بعض القيود فيما يتعلق بتوليد السرعات ودرجات الحرارة العالية للغاية اللازمة لاختبارات السرعة فوق الصوتية.

يتغلب محرك جيانغ لموجات الصدمة المنعكسة على هذا القيد باستخدام سلسلة من الانفجارات المُوقَّتة بدقة لتوليد سلسلة من موجات الصدمة التي تنعكس عن بعضها البعض وتتجمع في نقطة واحدة. تُستخدم هذه الدفعة من الطاقة الهائلة لدفع الهواء عبر نفق هوائي بسرعات فائقة.

يُمهد هذا الابتكار الطريق لتحقيق العديد من الإنجازات من خلال جعل أبحاث الطيران الأسرع من الصوت أكثر دقة وكفاءة. ينطوي استخدام المتفجرات لتوليد الطاقة في نفق الرياح على العديد من العيوب، بما في ذلك الخطر على الأشخاص والمعدات، والضوضاء، وتلوث الهواء. ومع ذلك، نظرًا لأن مصدر الطاقة يُولّد من الانفجارات بدلاً من الأنظمة الميكانيكية الثابتة، يُمكن تعديل شدة الانفجارات ومدتها لخلق تدفقات هوائية متنوعة لاختبار أنواع مختلفة من المركبات أو المواد.

أرسلت الجمعية الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين 16 خبيرًا مستقلًا لتقييم طائرة JF-22 في عدة مجالات رئيسية، بما في ذلك وقت الاختبار الفعال، ودرجة الحرارة الكلية، والضغط الكلي، وتدفق الفوهة. وخلصوا إلى أن طائرة JF-22 حققت أداءً رائدًا عالميًا. ومع نفق JF-12، أصبحت طائرة JF-22 منشأة الاختبار الأرضية الوحيدة التي تلبي جميع جوانب مركبات الفضاء القريب.

آن كانج (وفقًا لصحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست )

[إعلان 2]
رابط المصدر