Η πιο ισχυρή υπερηχητική αεροδυναμική σήραγγα στον κόσμο

Κίνα Μετά από πέντε χρόνια κατασκευής, η μεγαλύτερη και ταχύτερη αεροδυναμική σήραγγα στον κόσμο άνοιξε στα προάστια του Πεκίνου.

Η αεροδυναμική σήραγγα JF-22 μπορεί να προσομοιώσει υπερηχητικές ταχύτητες Mach 30. Φωτογραφία: SCMP

Βρίσκεται στην περιοχή Huairou στο βόρειο Πεκίνο, η αεροδυναμική σήραγγα JF-22 έχει διάμετρο 4 μέτρα και μπορεί να παράγει ροές αέρα με ταχύτητες έως και 10 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, σύμφωνα με τελική αξιολόγηση που διεξήχθη στις 30 Μαΐου. Αυτό την καθιστά τη μεγαλύτερη και ταχύτερη αεροδυναμική σήραγγα στον κόσμο, ικανή να προσομοιώνει υπερηχητικές συνθήκες πτήσης έως και Mach 30 (37.044 χιλιόμετρα ανά ώρα), σύμφωνα με το Ινστιτούτο Μηχανολόγων Μηχανικών, το οποίο διαχειρίζεται το JF-22.

Η σήραγγα θα «υποστηρίζει την έρευνα και ανάπτυξη υπερηχητικών αεροσκαφών και συστημάτων διαστημικών μεταφορών της Κίνας», ανέφερε το ινστιτούτο σε ανακοίνωσή του στις 2 Ιουνίου. Συγκριτικά, η σήραγγα Mach 10 (12.348 χλμ./ώρα) στο Ερευνητικό Κέντρο Langley της NASA στις ΗΠΑ, μια βασική εγκατάσταση υπερηχητικών δοκιμών, έχει διάμετρο θαλάμου δοκιμών σχεδόν 0,8 μέτρα. Ο μεγαλύτερος θάλαμος δοκιμών επιτρέπει στους ερευνητές να τοποθετούν μεγάλα μοντέλα αεροσκαφών, ή ακόμα και ολόκληρα όπλα, στην αεροσήραγγα για να συλλέγουν πιο ακριβή δεδομένα πτήσης. Οι περισσότεροι διηπειρωτικοί βαλλιστικοί πύραυλοι έχουν διάμετρο μικρότερη από 4 μέτρα.

Το JF-22 συνδέεται με τον στόχο που έθεσε η κινεζική κυβέρνηση και τον οποίο επιδιώκει να επιτύχει έως το 2035: την ανάπτυξη ενός στόλου υπερηχητικών αεροσκαφών που μπορούν να μεταφέρουν χιλιάδες επιβάτες στο διάστημα κάθε χρόνο ή οπουδήποτε στον πλανήτη μέσα σε μία ώρα. Ωστόσο, τέτοια αεροσκάφη πρέπει να αντέχουν στις ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις της υπερηχητικής πτήσης, να διατηρούν μια σταθερή τροχιά πτήσης και να παρέχουν ένα ασφαλές και άνετο περιβάλλον για τους επιβάτες.

Με ταχύτητες πέντε φορές την ταχύτητα του ήχου, τα μόρια του αέρα γύρω από το αεροσκάφος αρχίζουν να συμπιέζονται και να θερμαίνονται, οδηγώντας σε μοριακή διάσπαση. Τα μόρια του αερίου διασπώνται στα συστατικά τους άτομα, τα οποία μπορούν να αντιδράσουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν νέες χημικές ουσίες. Η κατανόηση της πολύπλοκης φυσικής της ροής του αερίου και της μοριακής διάσπασης είναι το κλειδί για την ανάπτυξη υπερηχητικών αεροσκαφών.

Μελετώντας φαινόμενα σε πειραματικά περιβάλλοντα όπως οι αεροσήραγγες, οι επιστήμονες μπορούν να διερευνήσουν πώς τα υπερηχητικά οχήματα αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους και να αναπτύξουν νέες τεχνολογίες για τη βελτίωση της απόδοσης και της ασφάλειας. Οι δοκιμές σε αεροσήραγγες μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό πιθανών προβλημάτων ή ελαττωμάτων σχεδιασμού πριν από την κατασκευή και τη δοκιμή ενός οχήματος, μειώνοντας τον κίνδυνο βλάβης ή ατυχήματος.

Σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, η προσομοίωση συνθηκών πτήσης με ταχύτητα Mach 30 μέσα σε μια μεγάλη αεροδυναμική σήραγγα θα απαιτούσε την ίδια ποσότητα ενέργειας με το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών, κάτι που είναι πρακτικά αδύνατο. Έτσι, ο καθηγητής Jiang Zonglin, επικεφαλής επιστήμονας στο έργο JF-22, σκέφτηκε μια ιδέα.

Για να δημιουργήσει τη ροή αερίου υψηλής ταχύτητας που απαιτείται για υπερηχητικές δοκιμές, ο Jiang πρότεινε έναν νέο τύπο γεννήτριας κρουστικών κυμάτων που ονομάζεται «μηχανή κρουστικών κυμάτων άμεσης ανάκλασης». Σε μια συμβατική αεροσήραγγα, η ροή αερίου παράγεται μέσω μιας διαδικασίας εκτόνωσης στην οποία αέριο υψηλής πίεσης εκκενώνεται ταχέως σε έναν θάλαμο χαμηλής πίεσης, δημιουργώντας μια υπερηχητική ροή. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει ορισμένους περιορισμούς όσον αφορά τη δημιουργία των εξαιρετικά υψηλών ταχυτήτων και θερμοκρασιών που απαιτούνται για υπερηχητικές δοκιμές.

Η μηχανή ανακλώμενων κρουστικών κυμάτων του Jiang ξεπερνά αυτόν τον περιορισμό χρησιμοποιώντας μια σειρά από εκρήξεις με ακριβή χρονισμό για να δημιουργήσει μια σειρά από κρουστικά κύματα που ανακλώνται το ένα στο άλλο και συγκλίνουν σε ένα μόνο σημείο. Η προκύπτουσα έκρηξη έντονης ενέργειας χρησιμοποιείται για την προώθηση του αέρα μέσω μιας αεροδυναμικής σήραγγας σε εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες.

Η καινοτομία ανοίγει τον δρόμο για πολλά επιτεύγματα, καθιστώντας την έρευνα για τις υπερηχητικές πτήσεις πιο ακριβή και αποτελεσματική. Η χρήση εκρηκτικών για την παραγωγή ενέργειας σε αεροδυναμική σήραγγα έχει πολλά μειονεκτήματα, όπως κίνδυνο τόσο για τους ανθρώπους όσο και για τον εξοπλισμό, θόρυβο και ατμοσφαιρική ρύπανση. Ωστόσο, επειδή η πηγή ενέργειας παράγεται από εκρήξεις και όχι από σταθερά μηχανήματα, η ένταση και η διάρκεια των εκρήξεων μπορούν να ρυθμιστούν για να δημιουργηθεί μια ποικιλία ροών αέρα για τη δοκιμή διαφορετικών τύπων οχημάτων ή υλικών.

Η Εθνική Ένωση Φυσικών Επιστημών της Κίνας έστειλε 16 ανεξάρτητους εμπειρογνώμονες για να αξιολογήσουν το JF-22 σε διάφορους βασικούς τομείς, όπως ο αποτελεσματικός χρόνος δοκιμής, η συνολική θερμοκρασία, η συνολική πίεση και η ροή του ακροφυσίου. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το JF-22 πέτυχε κορυφαία απόδοση παγκοσμίως. Μαζί με τη σήραγγα JF-12, το JF-22 έχει γίνει η μόνη επίγεια εγκατάσταση δοκιμών που καλύπτει όλες τις πτυχές των οχημάτων κοντά στο διάστημα.

Αν Κανγκ (Σύμφωνα με το SCMP )

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