أقوى أنفاق الرياح في العالم

[إعلان 1]

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

نفق الرياح هو آلة تحاكي تدفق الهواء عبر الأشياء. يتكون النظام دائمًا من أنبوب ضيق طويل يتم إدخال الهواء إليه بواسطة طرق مختلفة مثل مروحة قوية. يتم وضع النموذج أو الكائن المراد اختباره داخل الأنبوب. سيتم التحكم في تدفق الهواء لدراسة تأثيره على الجسم في ظل ظروف مختلفة مثل تغير سرعة الرياح. تم تطوير أنفاق الرياح لأول مرة في أواخر القرن التاسع عشر، وهي تستخدم الآن على نطاق واسع في العديد من الصناعات. على سبيل المثال، تستخدم أنفاق الرياح في صناعة السيارات لاختبار الديناميكية الهوائية للسيارات، وسيارات السباق، والشاحنات، والمركبات الأخرى.

في الهندسة المدنية، تقوم أنفاق الرياح باختبار سلامة الهياكل الإنشائية للمباني ومشاريع البنية التحتية. كما أنها تساعد في تحسين تصميم الطائرات والصواريخ لتحقيق رحلات أكثر أمانًا وكفاءة. فيما يلي أقوى أنفاق الرياح في العالم اليوم، وفقًا لموقع Interesting Engineering .

1. جيه إف-22

يمكن لنفق الرياح JF-22 محاكاة البيئة عندما تعود المركبة الفضائية إلى الغلاف الجوي. الصورة: كاميرا مراقبة — يمكن لنفق الرياح JF-22 محاكاة البيئة عندما تعود المركبة الفضائية إلى الغلاف الجوي. الصورة: *كاميرا مراقبة*

JF-22 هو أقوى نفق رياح أسرع من الصوت في العالم. تم بناء الطائرة JF-22 في معهد الهندسة الميكانيكية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (IMCAS) شمال بكين، ويمكنها الوصول إلى سرعات تصل إلى 30 ماخ (37044 كم/ساعة أو 10.3 كم/ثانية).

لا تستخدم طائرة JF-22 مروحة لأن المروحة لا يمكنها توليد تدفق هواء عالي السرعة. وبدلاً من ذلك، يستخدم نفق الرياح انفجارات مؤقتة لإنتاج موجات صدمة تنعكس عن بعضها البعض وتتقارب عند نقطة داخل أنبوب يبلغ قطره 4 أمتار وطوله 167 مترًا. يمكن للطائرة JF-22 توفير 15 جيجاوات (GW) من الطاقة، وهو ما يعادل 70٪ من سعة سد الخوانق الثلاثة، أكبر سد لتوليد الطاقة الكهرومائية في العالم في ييتشانغ، الصين.

2. جيه إف-12

غالبًا ما يُعتبر JF-12 بمثابة السلف لـ JF-22، وهو نفق رياح ذو دائرة مفتوحة. مثل أحدث نفق الرياح JF-22، تستخدم JF-12 موجات الصدمة لخلق ظروف طيران تتراوح من 5 ماخ (6,174 كم/ساعة) إلى 9 ماخ (11,174 كم/ساعة)، على ارتفاعات تتراوح من 25,000 متر إلى 50,000 متر.

وذكر تقرير صادر عن معهد أبحاث الفضاء الصيني أن الطائرة JF-12، التي بناها معهد الهندسة الميكانيكية التابع لـIMCAS في الفترة من 2008 إلى 2012، كانت حاسمة في تطوير مركبة الانزلاق الأسرع من الصوت DF-ZF في الصين (HGV). وتستمر طائرة JF-12 في العمل بالتوازي مع طائرة JF-22.

3. نفق الرياح الأسرع من الصوت T-117 TsAGI

نفق الرياح T-117 TsAGI. الصورة: TsAGI — نفق الرياح T-117 TsAGI. الصورة: *TsAGI*

T-117 TsAGI هو نفق رياح تفوق سرعة الصوت تم بناؤه في المعهد المركزي للديناميكا الهوائية والهيدروكربونية في موسكو، روسيا، في سبعينيات القرن العشرين. يعمل النظام على مبدأ النفخ، حيث يتم إطلاق الغاز عالي الضغط بسرعة إلى المنطقة المتبقية من نفق الرياح لإنشاء تدفق. سيتم تسخين تيار الغاز بواسطة فرنين كهربائيين منفصلين، يمكن فصلهما حسب التجربة.

يستخدم أحد الفرنين قوسين كهربائيين لتوفير أقصى طاقة تبلغ 25 ميغاواط، بينما يستخدم الفرن الآخر قوسًا كهربائيًا واحدًا لتوفير أقصى طاقة تبلغ 2.5 ميغاواط. يتم تسخين الهواء داخل الفرن بين قطبين موضوعين في خط مستقيم على طول نفس المحور، مما ينتج قوسًا كهربائيًا. ثم يدور القوس الكهربائي بسبب المجال المغناطيسي، مما يؤدي إلى تسخين الهواء المار بين الأقطاب الكهربائية.

بهذه الطريقة، يمكن لـ T-117 TsAGI محاكاة درجات الحرارة المرتفعة التي تواجهها المركبات الأسرع من الصوت أثناء الطيران، مع توليد سرعات اختبار من 5 ماخ (6174 كم/ساعة) إلى 10 ماخ (12348 كم/ساعة). في عام 2018، تم استخدام T-117 TsAGI لاختبار نظام الطيران الأسرع من الصوت للمركبة الفضائية Federation، وهو مشروع لوكالة الفضاء الروسية Roscosmos ليحل محل مركبة Soyuz الفضائية في مهام مختلفة في مدار أرضي وقمري منخفض.

4. منشأة النفق الأسرع من الصوت (HTF)

يقع مرفق النفق الأسرع من الصوت (HTF) في منشأة اختبار نيل أرمسترونج التابعة لوكالة ناسا، داخل مركز جلين للأبحاث في سانداوسكي، أوهايو. تم بناء المنشأة في الأصل لاختبار فوهات الصواريخ النووية الحرارية النووية في برنامج الدفع النووي لتطبيقات المركبات الصاروخية (NERVA)، وهي الآن متخصصة في اختبار أنظمة الدفع الأسرع من الصوت على نطاق واسع بسرعات تتراوح من 5 ماخ (6174 كم / ساعة) إلى 7 ماخ (8644 كم / ساعة)، محاكاة ارتفاعات واقعية (36500 متر).

يمكن تعديل منطقة الاختبار في HTF من 3.05 م إلى 4.27 م. هناك، يقوم فرن كهربائي ذو قلب من الجرافيت بتسخين غاز النيتروجين، الذي يخلط بعد ذلك مع الأكسجين والنيتروجين في درجة حرارة الغرفة لإنتاج هواء اصطناعي خالٍ من التلوث بنسب حقيقية. يتم التحكم في درجة حرارة الهواء الاصطناعي وفقًا للمتطلبات المحددة للاختبار. يمكن لـHTF أن يعمل كل 5 دقائق، اعتمادًا على ظروف التشغيل.

5. نفق الرياح ذو الخطة الموحدة (UPWT)

نموذج صاروخ اختبار نفق الرياح دون الصوتي لنظام UPWT. الصورة: ناسا — نموذج صاروخ اختبار نفق الرياح دون الصوتي لنظام UPWT. الصورة: *ناسا*

يعد نفق الرياح الموحد (UPWT) أحد أكبر أنفاق الرياح العاملة في العالم. يقع المرفق في مركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا في موفيت فيلد، كاليفورنيا. منذ اكتماله في عام 1955، ساعد نفق الرياح الموحد (UPWT) في اختبار كل من الطائرات التقليدية (التجارية والعسكرية ) والمركبات الفضائية (مثل مكوك الفضاء المتقاعد التابع لوكالة ناسا). ولعب النفق دورا رئيسيا في تطوير أسطول طائرات بوينج، بما في ذلك طائرة إف-111 المقاتلة وقاذفة بي-1 لانسر.

يتكون UPWT من ثلاثة أنفاق رياح ذات دائرة مغلقة: نفق رياح دون سرعة الصوت (TWT) بمساحة 3.4 × 3.4 متر، ونفق رياح أسرع من الصوت بمساحة 2.7 × 2.1 متر، ونفق رياح أسرع من الصوت بمساحة 2.4 × 2.1 متر. يمكن لنفق الرياح النهائي أن يصل إلى سرعات تصل إلى 3.5 ماخ (4321 متر). وتعتمد جميع هذه المحركات على أربعة محركات كهرومغناطيسية ذات دوار ملفوف بقوة 65000 حصان تعمل عند 7200 فولت.

آن كانج (وفقًا للهندسة المثيرة للاهتمام )

[إعلان 2]
رابط المصدر