Nejvýkonnější nadzvukový aerodynamický tunel na světě

Čína Po pěti letech výstavby byl na předměstí Pekingu otevřen největší a nejrychlejší aerodynamický tunel na světě .

Aerodynamický tunel JF-22 dokáže simulovat hypersonické rychlosti Mach 30. Foto: SCMP — Aerodynamický tunel JF-22 dokáže simulovat hypersonické rychlosti Mach 30. Foto: *SCMP*

Aerodynamický tunel JF-22, který se nachází v okrese Huairou v severním Pekingu, má průměr 4 metry a podle konečného hodnocení provedeného 30. května dokáže generovat proudění vzduchu rychlostí až 10 kilometrů za sekundu. Díky tomu je to největší a nejrychlejší aerodynamický tunel na světě, schopný simulovat hypersonické letové podmínky až do rychlosti 30 Machů (37 044 kilometrů za hodinu), uvádí Ústav strojního inženýrství, který JF-22 spravuje.

Tunel „podpoří čínský výzkum a vývoj hypersonických letadel a systémů pro vesmírnou dopravu,“ uvedl institut ve svém prohlášení z 2. června. Pro srovnání, tunel s rychlostí Mach 10 (12 348 km/h) ve výzkumném středisku NASA Langley v USA, klíčovém hypersonickém testovacím zařízení, má průměr testovací komory téměř 0,8 m. Větší testovací komora umožňuje výzkumníkům umístit do aerodynamického tunelu velké modely letadel nebo dokonce celé zbraně, aby získali přesnější letová data. Většina mezikontinentálních balistických raket má průměr menší než 4 m.

JF-22 je vázán na cíl stanovený čínskou vládou a jehož dosažení se snaží dosáhnout do roku 2035: nasazení flotily hypersonických letadel, která dokáží každoročně přepravit tisíce cestujících do vesmíru nebo kamkoli na planetě do hodiny. Taková letadla však musí odolat extrémním teplotám a tlakům hypersonického letu, udržovat stabilní letovou dráhu a poskytovat cestujícím bezpečné a pohodlné prostředí.

Při rychlostech pětinásobku rychlosti zvuku se molekuly vzduchu kolem letadla začnou stlačovat a zahřívat, což vede k molekulární disociaci. Molekuly plynu se rozpadají na své základní atomy, které mohou vzájemně reagovat za vzniku nových chemických látek. Pochopení složité fyziky proudění plynu a molekulární disociace je klíčem k vývoji nadzvukových letadel.

Studiem jevů v experimentálních prostředích, jako jsou aerodynamické tunely, mohou vědci zkoumat, jak hypersonická vozidla interagují s okolím, a vyvíjet nové technologie pro zlepšení výkonu a bezpečnosti. Testování v aerodynamickém tunelu může pomoci identifikovat potenciální problémy nebo konstrukční nedostatky předtím, než je vozidlo vyrobeno a otestováno, a tím snížit riziko selhání nebo nehody.

Podle některých odhadů by simulace letových podmínek o rychlosti Mach 30 ve velkém aerodynamickém tunelu vyžadovala stejné množství energie jako přehrada Tři soutěsky, což je prakticky nemožné. Proto profesor Jiang Zonglin, hlavní vědec projektu JF-22, přišel s nápadem.

Pro generování vysokorychlostního proudění plynu potřebného pro hypersonické testování navrhl Jiang nový typ generátoru rázových vln nazývaný „motor s přímou odrazovou rázovou vlnou“. V konvenčním aerodynamickém tunelu je proudění plynu generováno expanzním procesem, při kterém je plyn o vysokém tlaku rychle vypouštěn do nízkotlaké komory, čímž vzniká nadzvukové proudění. Tato metoda má však určitá omezení, pokud jde o generování extrémně vysokých rychlostí a teplot potřebných pro hypersonické testování.

Jiangův motor s odraženou rázovou vlnou toto omezení překonává pomocí série přesně načasovaných explozí, které generují sérii rázových vln, jež se od sebe navzájem odrážejí a sbíhají v jednom bodě. Výsledný výbuch intenzivní energie se používá k pohonu vzduchu aerodynamickým tunelem ultravysokými rychlostmi.

Tato inovace otevírá cestu k mnoha úspěchům tím, že výzkum hypersonických letů činí přesnějším a efektivnějším. Používání výbušnin k výrobě energie v aerodynamickém tunelu má mnoho nevýhod, včetně nebezpečí pro lidi i zařízení, hluku a znečištění ovzduší. Protože však zdroj energie pochází z výbuchů, nikoli ze stacionárních strojů, lze intenzitu a trvání výbuchů upravit tak, aby se vytvořily různé proudy vzduchu pro testování různých typů vozidel nebo materiálů.

Čínská národní asociace pro přírodní vědy vyslala 16 nezávislých expertů, aby vyhodnotili JF-22 v několika klíčových oblastech, včetně efektivní doby testování, celkové teploty, celkového tlaku a průtoku tryskami. Došli k závěru, že JF-22 dosáhl špičkového výkonu. Spolu s tunelem JF-12 se JF-22 stal jediným pozemním testovacím zařízením, které pokrývá všechny aspekty blízkovesmírných plavidel.

An Khang (podle SCMP )

Zdrojový odkaz