Čína dokončila nejvýkonnější hypersonický aerodynamický tunel na světě

Aerodynamický tunel JF-22, který se nachází v hornaté čtvrti Huairou severně od Pekingu, má průměr 4 metry a podle konečného hodnocení provedeného 30. května dokáže generovat rychlost proudění vzduchu až 10 kilometrů za sekundu.

Čína dokončila nejrychlejší hypersonickou sestupovou dráhu na světě, obrázek 1 — Letoun JF-22 se základnou v Pekingu dokáže simulovat náročné letové podmínky při rychlosti 30krát vyšší než je rychlost zvuku. Foto: SCMP

Díky tomu je to největší a nejrychlejší aerodynamický tunel na světě , schopný simulovat hypersonické letové podmínky až do rychlosti 30 Machů, uvádí Čínský institut mechaniky, vlastník zařízení.

Tunel „podpoří čínský výzkum a vývoj hypersonických letadel a systémů pro vesmírnou dopravu,“ uvedl institut v pátečním prohlášení. Pro srovnání, tunel Mach 10 ve výzkumném středisku NASA Langley Research Center v USA, významném hypersonickém testovacím zařízení, má testovací sekci o průměru téměř 0,8 metru. Větší testovací sekce umožňuje výzkumníkům umístit do aerodynamického tunelu větší modely letadel nebo dokonce celá vozidla, aby získali přesnější letová data.

JF-22 je nedílnou součástí cílů čínské vlády , kterých chce dosáhnout do roku 2035. Peking doufá, že do té doby nasadí flotilu hypersonických letadel, která dokáží každoročně přepravit tisíce cestujících do vesmíru nebo kamkoli na planetě do hodiny. Taková letadla však musí být schopna odolat extrémním teplotám a tlakům hypersonického letu a zároveň si zachovat stabilní trajektorii letu a bezpečné a pohodlné prostředí pro cestující.

Při pětinásobné rychlosti zvuku se molekuly vzduchu obklopující letadlo začnou stlačovat a zahřívat, což vede k jevu známému jako molekulární disociace. Molekuly vzduchu se rozpadají na své jednotlivé atomy, které pak mohou vzájemně reagovat za vzniku nových chemických látek.

Pochopení komplexní fyziky proudění zapojených do molekulární separace je podle institutu klíčové pro vývoj hypersonických letadel. Studiem těchto jevů v laboratorním prostředí s využitím zařízení, jako jsou aerodynamické tunely, se vědci mohou dozvědět, jak hypersonická vozidla interagují s okolím, a vyvinout nové technologie pro zlepšení jejich výkonu a bezpečnosti.

Testování v aerodynamickém tunelu může také pomoci identifikovat potenciální problémy nebo konstrukční nedostatky ještě předtím, než je vozidlo skutečně postaveno a uvedeno do provozu, což snižuje riziko selhání nebo nehody. Podle některých odhadů by simulace letových podmínek o rychlosti Mach 30 uvnitř velkého tunelu vyžadovala stejné množství energie jako přehrada Tři soutěsky – což je prostě nemožné.

Profesor Jiang Zonglin, vedoucí vědec projektu JF-22, přišel s inovativním řešením. Pro generování vysokorychlostního proudění vzduchu potřebného pro hypersonické testování navrhl Jiang nový typ generátoru rázových vln nazývaný „budič rázových vln s přímým odrazem“. V tradičních hypersonických aerodynamických tunelech je proudění vzduchu vytvářeno procesem zvaným „expanze“, při kterém se plyn o vysokém tlaku rychle uvolňuje do nízkotlaké komory, čímž vzniká hypersonické proudění.

Tato metoda má však svá omezení, pokud jde o generování extrémně vysokých rychlostí a teplot potřebných pro ultrazvukové testování. Jiangův budič odražených rázových vln tato omezení překonává pomocí série přesně načasovaných explozí k vytvoření série rázových vln, které se od sebe navzájem odrážejí a sbíhají v jednom bodě.

Výsledný intenzivní výbuch energie se využívá k manipulaci s prouděním vzduchu v aerodynamickém tunelu při extrémně vysokých rychlostech. Tato inovace podle institutu připravuje cestu pro další pokrok tím, že přináší větší přesnost a efektivitu do výzkumu hypersonických letů.

Kombinací dat mohou vědci lépe pochopit, jak se různé materiály a konstrukce chovají v různých letových podmínkách, a tyto informace využít ke zlepšení výkonu a spolehlivosti hypersonických zbraní nebo letadel. Tato zařízení by mohla Čínu posunout o několik let před její konkurenci, uvedl Jiangův tým.

Mai Anh (podle SCMP)

Zdroj