أقوى أنفاق الرياح في العالم.

أصبحت أنفاق الرياح حجر الزاوية في صناعة الطيران والفضاء، حيث تساعد في اختبار الديناميكا الهوائية لعدد لا يحصى من الطائرات والصواريخ.

نفق الرياح هو جهاز يحاكي تدفق الهواء عبر الأجسام. يتكون النظام دائمًا من أنبوب طويل وضيق يُضخ فيه الهواء باستخدام طرق مختلفة، مثل المراوح القوية. يوضع النموذج أو الجسم المراد فحصه داخل الأنبوب. يُتحكم في تدفق الهواء لدراسة تأثيره على الجسم في ظل ظروف مختلفة، مثل سرعات الرياح المتغيرة. طُوّرت أنفاق الرياح لأول مرة في أواخر القرن التاسع عشر، وهي تُستخدم الآن على نطاق واسع في العديد من الصناعات. على سبيل المثال، تُستخدم أنفاق الرياح في صناعة السيارات لاختبار الديناميكا الهوائية للسيارات، وسيارات السباق، والشاحنات، وغيرها من المركبات.

في الهندسة المدنية، تُستخدم أنفاق الرياح لاختبار السلامة الإنشائية للمباني ومشاريع البنية التحتية. كما تُسهم في تحسين تصميمات الطائرات والصواريخ لضمان طيران أكثر أمانًا وكفاءة. فيما يلي بعضٌ من أقوى أنفاق الرياح في العالم اليوم، وفقًا لموقع Interesting Engineering .

1. JF-22

يُمكن لنفق الرياح الخاص بطائرة JF-22 محاكاة البيئة أثناء عودة المركبة الفضائية إلى الغلاف الجوي. الصورة: CCTV

يُعدّ نفق الرياح الأسرع من الصوت JF-22 الأقوى في العالم. وقد بُني في معهد الهندسة الميكانيكية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (IMCAS) شمال بكين، ويمكن أن يصل JF-22 إلى سرعات تصل إلى 30 ماخ (37044 كم/ساعة أو 10.3 كم/ثانية).

لا يستخدم جهاز JF-22 مراوح لأنها لا تستطيع توليد تدفق هواء بهذه السرعة العالية. بدلاً من ذلك، يستخدم هذا النفق الهوائي انفجارات موقوتة لتوليد موجات صدمية تنعكس عن بعضها البعض وتتجمع في نقطة واحدة داخل أنبوب قطره 4 أمتار وطوله 167 متراً. يستطيع جهاز JF-22 توليد 15 جيجاوات من الطاقة، أي ما يعادل 70% من طاقة سد الخوانق الثلاثة، أكبر سد كهرومائي في العالم، والواقع في مدينة ييتشانغ الصينية.

2. JF-12

تُعتبر طائرة JF-12 سلفًا لطائرة JF-22، كونها نفقًا هوائيًا مفتوح الدائرة. وكما هو الحال في نفق JF-22 الهوائي الأحدث، تستخدم JF-12 الموجات الصدمية لخلق ظروف طيران تتراوح سرعتها بين 5 ماخ (6174 كم/ساعة) و9 ماخ (11174 كم/ساعة)، على ارتفاعات تتراوح بين 25000 متر و50000 متر.

بحسب تقرير صادر عن معهد أبحاث الفضاء الصيني، فإن طائرة JF-12، التي بناها معهد الهندسة الميكانيكية التابع لأكاديمية الفضاء الصينية (IMCAS) بين عامي 2008 و2012، تُعدّ عنصراً أساسياً في تطوير مركبة الانزلاق فائقة السرعة DF-ZF الصينية. ولا تزال طائرة JF-12 في الخدمة الفعلية إلى جانب طائرة JF-22.

3. نفق الرياح الأسرع من الصوت T-117 TsAGI

نفق الرياح T-117 TsAGI. الصورة: تساجي

نفق الرياح T-117 TsAGI هو نفق رياح فائق السرعة ضخم، بُني في معهد الديناميكا المائية المركزي في موسكو، روسيا، في سبعينيات القرن الماضي. يعمل النظام وفق مبدأ التفريغ من الأسفل إلى الخارج، حيث يُطلق الهواء المضغوط بسرعة في المساحة المتبقية من نفق الرياح لتكوين تدفق هوائي. ويقوم فرنان كهربائيان منفصلان وقابلان للفصل، حسب التجربة، بتسخين هذا التدفق الهوائي.

يستخدم أحد الأفران قوسين كهربائيين لتوليد طاقة قصوى تبلغ 25 ميغاواط، بينما يستخدم الآخر قوسًا كهربائيًا واحدًا لتوليد طاقة قصوى تبلغ 2.5 ميغاواط. يُسخّن الهواء داخل الأفران بين قطبين كهربائيين متوازيين على نفس المحور، مما يُولّد قوسًا كهربائيًا. ثم يدور هذا القوس بفعل مجال مغناطيسي، مُسخّنًا الهواء المار بين القطبين.

بهذه الطريقة، يستطيع جهاز T-117 TsAGI محاكاة درجات الحرارة العالية التي تواجهها المركبات فائقة السرعة أثناء الطيران، مع توليد سرعات اختبار تتراوح بين 5 ماخ (6174 كم/ساعة) و10 ماخ (12348 كم/ساعة). في عام 2018، استُخدم جهاز T-117 TsAGI لاختبار نمط الطيران فائق السرعة لمركبة الفضاء "فيديريشن"، وهو مشروع لوكالة الفضاء الروسية "روسكوزموس" يهدف إلى استبدال مركبة "سويوز" الفضائية في مهام مختلفة في مدارات أرضية وقمرية منخفضة.

4. مرفق الأنفاق عالي السرعة (HTF)

يقع مرفق النفق فائق السرعة (HTF) في موقع اختبار نيل أرمسترونغ التابع لناسا، داخل مركز جلين للأبحاث في ساندوسكي، أوهايو. تم بناء المرفق في الأصل لاختبار فوهات الصواريخ التي تعمل بالطاقة النووية في برنامج المركبة التي تعمل بالطاقة النووية (NERVA)، وهو متخصص الآن في اختبار أنظمة الدفع فائقة السرعة واسعة النطاق بسرعات تتراوح من ماخ 5 (6174 كم/ساعة) إلى ماخ 7 (8644 كم/ساعة)، مما يحاكي الارتفاعات الحقيقية (36500 متر).

يمكن تعديل مساحة الاختبار في وحدة نقل الحرارة من 3.05 متر إلى 4.27 متر. هناك، يقوم فرن تسخين كهربائي ذو قلب من الجرافيت بتسخين غاز النيتروجين، الذي يُخلط بعد ذلك مع الأكسجين والنيتروجين بدرجة حرارة الغرفة لإنتاج هواء اصطناعي غير ملوث بالنسب الصحيحة. تُضبط درجة حرارة الهواء الاصطناعي لتلبية المتطلبات المحددة للاختبار. يمكن تشغيل وحدة نقل الحرارة لمدة 5 دقائق في كل مرة، وذلك حسب ظروف التشغيل.

5. مخطط نفق الرياح الموحد (UPWT)

نموذج لنظام إطلاق المركبات الفضائية UPWT (نفق الرياح فوق الصوتي) أثناء اختباره في نفق رياح دون سرعة الصوت. الصورة: ناسا

يُعدّ نفق الرياح "يونيتاري بلان" (UPWT) أحد أكبر أنفاق الرياح العاملة في العالم. يقع هذا المرفق في مركز أبحاث "أيمز" التابع لوكالة ناسا في موفيت فيلد، كاليفورنيا. منذ اكتماله عام 1955، استُخدم نفق الرياح "يونيتاري بلان" (UPWT) لاختبار كلٍ من الطائرات التقليدية (التجارية والعسكرية ) والمركبات الفضائية (مثل مكوك الفضاء التابع لناسا، والذي توقف عن العمل). لعب النفق دورًا محوريًا في تطوير أسطول طائرات بوينغ، بالإضافة إلى المقاتلة "إف-111" وقاذفة القنابل "بي-1 لانسر".

يتألف مشروع UPWT من ثلاثة أنفاق هوائية مغلقة الدائرة: نفق هوائي دون صوتي (TWT) بأبعاد 3.4 × 3.4 متر، ونفق هوائي فوق صوتي بأبعاد 2.7 × 2.1 متر، ونفق هوائي فوق صوتي بأبعاد 2.4 × 2.1 متر. يستطيع النفق الهوائي الأخير الوصول إلى سرعات تصل إلى 3.5 ماخ (4321 مترًا). جميعها تعمل بأربعة محركات كهرومغناطيسية ذات دوارات ملفوفة، تبلغ قدرة كل منها 65000 حصان، وتعمل بجهد 7200 فولت.

آن خانغ (بحسب موقع Interesting Engineering )

رابط المصدر: https://vnexpress.net/nhung-duong-ham-gio-manh-nhat-the-gioi-4733176.html