Die leistungsstärksten Windkanäle der Welt.

Windkanäle sind zu einem Eckpfeiler der Luft- und Raumfahrtindustrie geworden und helfen dabei, die Aerodynamik unzähliger Flugzeuge und Raketen zu testen.

Ein Windkanal ist eine Maschine, die die Strömung von Luft durch Objekte simuliert. Das System besteht stets aus einem langen, schmalen Rohr, in das mithilfe verschiedener Methoden, beispielsweise leistungsstarker Ventilatoren, Luft eingeleitet wird. Das zu untersuchende Modell oder Objekt wird in das Rohr eingesetzt. Die Luftströmung wird gesteuert, um ihre Wirkung auf das Objekt unter verschiedenen Bedingungen, wie etwa variierenden Windgeschwindigkeiten, zu untersuchen. Windkanäle wurden Ende des 19. Jahrhunderts entwickelt und werden heute in vielen Branchen eingesetzt. So werden sie beispielsweise in der Automobilindustrie verwendet, um die Aerodynamik von Pkw, Rennwagen, Lkw und anderen Fahrzeugen zu testen.

Im Bauwesen dienen Windkanäle der Prüfung der strukturellen Integrität von Gebäuden und Infrastrukturprojekten. Sie helfen auch bei der Optimierung von Flugzeug- und Raketenkonstruktionen für einen sichereren und effizienteren Flug. Nachfolgend sind einige der leistungsstärksten Windkanäle der Welt aufgeführt (Quelle: Interesting Engineering) .

1. JF-22

Der Windkanal JF-22 kann die Bedingungen beim Wiedereintritt von Raumfahrzeugen in die Erdatmosphäre simulieren. Foto: CCTV

Der JF-22 ist der leistungsstärkste Überschallwindkanal der Welt. Er wurde am Institut für Maschinenbau der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IMCAS) nördlich von Peking gebaut und kann Geschwindigkeiten von bis zu Mach 30 (37.044 km/h oder 10,3 km/s) erreichen.

Der JF-22 verzichtet auf Ventilatoren, da diese keine derart hohen Luftgeschwindigkeiten erzeugen können. Stattdessen nutzt dieser Windkanal zeitlich abgestimmte Explosionen, um Stoßwellen zu erzeugen, die sich gegenseitig reflektieren und in einem Punkt innerhalb des 4 Meter durchmessenden und 167 Meter langen Rohrs zusammenlaufen. Der JF-22 kann 15 Gigawatt (GW) Leistung liefern, was 70 % der Leistung des Drei-Schluchten-Damms entspricht, dem größten Wasserkraftwerk der Welt in Yichang, China.

2. JF-12

Der JF-12 gilt oft als Vorgänger des JF-22, da es sich um einen offenen Windkanal handelt. Wie der moderne Windkanal JF-22 nutzt auch der JF-12 Stoßwellen, um Flugbedingungen von Mach 5 (6.174 km/h) bis Mach 9 (11.174 km/h) in Höhen von 25.000 m bis 50.000 m zu erzeugen.

Die JF-12, die zwischen 2008 und 2012 vom Institut für Maschinenbau im Rahmen des IMCAS-Programms entwickelt wurde, ist laut einem Bericht des Chinesischen Instituts für Luft- und Raumfahrtforschung von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung des chinesischen Hyperschallgleiters DF-ZF. Die JF-12 ist neben der JF-22 weiterhin im aktiven Dienst.

3. T-117 Überschallwindkanal des TSAGI

T-117 TsAGI Windkanal. Foto: TsAGI

Der T-117 TsAGI ist ein großer Überschallwindkanal, der in den 1970er Jahren am Zentralen Hydrodynamischen Institut in Moskau, Russland, gebaut wurde. Das System arbeitet nach dem Bottom-Out-Prinzip, bei dem Druckluft rasch in den verbleibenden Bereich des Windkanals geleitet wird, um einen Luftstrom zu erzeugen. Zwei separate, abnehmbare Elektroöfen erhitzen den Luftstrom je nach Experiment.

Ein Ofen nutzt zwei Lichtbögen, um eine maximale Leistung von 25 Megawatt zu erzielen, der andere einen einzelnen Lichtbogen für eine maximale Leistung von 2,5 Megawatt. Die Luft in den Öfen wird zwischen zwei entlang derselben Achse ausgerichteten Elektroden erhitzt, wodurch ein Lichtbogen entsteht. Dieser Lichtbogen rotiert anschließend aufgrund eines Magnetfelds und erwärmt so die zwischen den Elektroden strömende Luft.

Auf diese Weise kann das T-117 TsAGI die hohen Temperaturen simulieren, denen Hyperschallfahrzeuge im Flug ausgesetzt sind, und gleichzeitig Testgeschwindigkeiten von Mach 5 (6.174 km/h) bis Mach 10 (12.348 km/h) erzeugen. Im Jahr 2018 wurde das T-117 TsAGI eingesetzt, um den Hyperschallflugmodus des Raumschiffs „Federation“ zu testen. Dieses Projekt der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos zielt darauf ab, die Sojus-Raumschiffe bei verschiedenen Missionen in erdnahen und Mondumlaufbahnen zu ersetzen.

4. Hochgeschwindigkeits-Tunnelanlage (HTF)

Die Hyperschalltunnelanlage (HTF) befindet sich auf dem Neil-Armstrong-Testgelände der NASA innerhalb des Glenn Research Center in Sandusky, Ohio. Ursprünglich für die Erprobung nuklear beheizter Raketendüsen im Rahmen des Nuclear-Driven Vehicle (NERVA)-Programms errichtet, ist die Anlage heute auf die Erprobung groß angelegter Hyperschallantriebssysteme bei Geschwindigkeiten von Mach 5 (6.174 km/h) bis Mach 7 (8.644 km/h) spezialisiert, wobei reale Flughöhen (36.500 m) simuliert werden.

Der Testbereich im Wärmebehandlungsofen (HTF) ist von 3,05 m bis 4,27 m verstellbar. Dort erhitzt ein elektrischer Heizofen mit Graphitkern Stickstoffgas, das anschließend mit Sauerstoff und Stickstoff bei Raumtemperatur vermischt wird, um künstliche, schadstofffreie Luft im richtigen Verhältnis zu erzeugen. Die Temperatur der künstlichen Luft wird an die spezifischen Testanforderungen angepasst. Der HTF kann je nach Betriebsbedingungen jeweils 5 Minuten lang betrieben werden.

5. Einheitlicher Windkanalplan (UPWT)

Ein Modell des UPWT-Weltraumstartsystems (Ultraschall-Windkanal) wird in einem Unterschall-Windkanal getestet. Foto: NASA

Der Unitary Plan (UPWT)-Windkanal ist einer der größten betriebsbereiten Windkanäle der Welt. Er befindet sich im Ames Research Center der NASA in Moffett Field, Kalifornien. Seit seiner Fertigstellung im Jahr 1955 wird der UPWT-Windkanal für Tests sowohl konventioneller Flugzeuge (ziviler und militärischer Art ) als auch Raumfahrzeuge (wie beispielsweise das inzwischen außer Betrieb genommene Space Shuttle der NASA) genutzt. Der Windkanal spielte eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Boeing-Flugzeugflotte sowie des Kampfjets F-111 und des Bombers B-1 Lancer.

UPWT besteht aus drei geschlossenen Windkanälen: einem 3,4 x 3,4 m großen Unterschallwindkanal (TWT), einem 2,7 x 2,1 m großen Überschallwindkanal und einem 2,4 x 2,1 m großen Überschallwindkanal. Der letzte Windkanal erreicht Windgeschwindigkeiten von bis zu Mach 3,5 (4.321 m/s). Alle werden von vier 65.000 PS starken Schleifringläufermotoren angetrieben, die mit 7.200 Volt betrieben werden.

An Khang (laut Interesting Engineering )

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