Der leistungsstärkste Überschallwindkanal der Welt.

China: Nach fünfjähriger Bauzeit wurde in der Nähe von Peking der größte und am schnellsten wachsende Windkanal der Welt in Betrieb genommen.

Der Windkanal JF-22 kann Überschallgeschwindigkeiten von Mach 30 simulieren. Foto: SCMP

Der im Bezirk Huairou nördlich von Peking gelegene Windkanal JF-22 hat einen Durchmesser von 4 Metern und kann Luftströmungen mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 km/s erzeugen, wie aus den abschließenden Messungen vom 30. Mai hervorgeht. Damit ist er der größte und schnellste Windkanal der Welt und kann Überschallflugbedingungen bis zu Mach 30 (37.044 km/h) simulieren, so das Institut für Maschinenbau, die für den JF-22 zuständige Behörde.

Dieser Tunnel soll laut einer Mitteilung des Instituts vom 2. Juni „die Forschung und Entwicklung von Chinas Hyperschall-Raumtransportsystemen und -Flugzeugen unterstützen“. Zum Vergleich: Der Mach-10-Windkanal (12.348 km/h) im Langley Research Center der NASA in den USA, einer wichtigen Testeinrichtung für Hyperschalltechnologie, hat einen Durchmesser von knapp 0,8 Metern. Eine größere Testkammer ermöglicht es Forschern, größere Flugzeugmodelle oder sogar ganze Waffensysteme in den Windkanal zu bringen, um genauere Flugdaten zu erfassen. Die meisten Interkontinentalraketen haben einen Durchmesser von weniger als 4 Metern.

Die JF-22 steht im Zusammenhang mit einem Ziel der chinesischen Regierung und ihren Bemühungen, dieses bis 2035 zu erreichen: die Entwicklung einer Flotte von Hyperschallflugzeugen, die jährlich Tausende von Passagieren ins All oder innerhalb einer Stunde zu jedem beliebigen Ort der Erde befördern können. Solche Flugzeuge müssen jedoch den extremen Temperaturen und Drücken des Hyperschallflugs standhalten, eine stabile Flugbahn beibehalten und den Passagieren eine sichere und komfortable Umgebung bieten.

Bei fünffacher Schallgeschwindigkeit werden die Gasmoleküle um das Flugzeug herum komprimiert und erhitzt, was zur Moleküldissoziation führt. Diese Gasmoleküle zerfallen in ihre Bestandteile, die dann miteinander reagieren und neue chemische Substanzen bilden können. Das Verständnis der komplexen Physik der Gasströmung im Zusammenhang mit der Moleküldissoziation ist entscheidend für die Entwicklung von Überschallflugzeugen.

Durch die Untersuchung von Phänomenen in experimentellen Umgebungen wie Windkanälen können Wissenschaftler erforschen, wie Überschallfahrzeuge mit ihrer Umgebung interagieren, und neue Technologien zur Verbesserung von Leistung und Sicherheit entwickeln. Windkanaltests helfen, potenzielle Probleme oder Konstruktionsfehler vor dem Bau und Testflug des Fahrzeugs zu erkennen und so das Risiko von Ausfällen oder Unfällen zu verringern.

Einigen Schätzungen zufolge würde die Simulation von Mach-30-Flugbedingungen in einem großen Windkanal eine Strommenge erfordern, die der Leistung des Drei-Schluchten-Staudamms entspricht – was praktisch unmöglich ist. Daher entwickelte Professor Jiang Zonglin, der leitende Wissenschaftler des JF-22-Projekts, eine innovative Lösung.

Um die für Überschalltests notwendige Hochgeschwindigkeitsströmung zu erzeugen, schlug Jiang einen neuartigen Stoßwellengenerator vor, den sogenannten „direktreflektierenden Stoßwellenmotor“. In herkömmlichen Windkanälen wird die Luftströmung durch Expansion erzeugt, indem Hochdruckgas rasch in eine Niederdruckkammer geleitet wird, wodurch eine Überschallströmung entsteht. Dieses Verfahren stößt jedoch an seine Grenzen, wenn für Überschalltests extrem hohe Geschwindigkeiten und Temperaturen erforderlich sind.

Jiangs Stoßwellenmotor überwindet die Einschränkungen, indem er durch eine präzise getimte Abfolge von Explosionen eine Reihe von Stoßwellen erzeugt, die sich gegenseitig reflektieren und in einem einzigen Punkt zusammenlaufen. Der so entstehende extrem starke Energiestoß wird dann genutzt, um den Luftstrom im Windkanal auf ultrahohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen.

Diese Initiative ebnete den Weg für zahlreiche Erfolge, indem sie die Hyperschallflugforschung präziser und effizienter gestaltete. Die Energieerzeugung in Windkanälen mittels Sprengstoffen birgt viele Nachteile, darunter Gefahren für Mensch und Technik, Lärm- und Luftverschmutzung. Da die Energie jedoch durch Explosionen und nicht durch fest installierte Anlagen erzeugt wird, lassen sich Intensität und Dauer der Explosionen anpassen, um unterschiedliche Luftströmungen für die Erprobung verschiedener Fahrzeugtypen oder Materialien zu erzeugen.

Die Nationale Gesellschaft für Naturwissenschaften Chinas entsandte 16 unabhängige Experten, um den JF-22 in mehreren Schlüsselbereichen zu evaluieren, darunter effektive Testzeit, Gesamttemperatur, Gesamtdruck und Düsendurchfluss. Sie kamen zu dem Schluss, dass der JF-22 weltweit führende Leistungen erbringt. Zusammen mit dem JF-12-Windkanal ist der JF-22 die einzige bodengestützte Testanlage, die alle Anforderungen für die Erprobung von Raumfahrzeugen in der Erdnähe erfüllt.

An Khang (laut SCMP )

Quellenlink: https://vnexpress.net/duong-ham-gio-sieu-thanh-manh-nhat-the-gioi-4614482.html