قدرتمندترین تونل باد مافوق صوت جهان

چین: پس از پنج سال ساخت و ساز، بزرگترین و سریع‌ترین تونل باد جهان در حومه پکن به بهره‌برداری رسید.

تونل باد JF-22 می‌تواند سرعت‌های مافوق صوت 30 ماخ را شبیه‌سازی کند. عکس: SCMP

تونل باد JF-22 که در منطقه هوآیرو در شمال پکن واقع شده است، قطری معادل ۴ متر دارد و طبق ارزیابی‌های نهایی انجام شده در ۳۰ مه، می‌تواند جریان هوایی با سرعت حداکثر ۱۰ کیلومتر بر ثانیه ایجاد کند. طبق اعلام موسسه مهندسی مکانیک، آژانس مدیریت JF-22، این تونل باد، بزرگترین و سریع‌ترین تونل باد جهان است که قادر به شبیه‌سازی شرایط پرواز مافوق صوت تا سرعت ۳۰ ماخ (۳۷۰۴۴ کیلومتر بر ساعت) می‌باشد.

طبق اعلامیه‌ای که این موسسه در تاریخ ۲ ژوئن منتشر کرد، این تونل «از تحقیق و توسعه سیستم‌ها و هواپیماهای حمل و نقل فضایی مافوق صوت چین پشتیبانی خواهد کرد». برای مقایسه، تونل ماخ ۱۰ (۱۲۳۴۸ کیلومتر در ساعت) در مرکز تحقیقات لانگلی ناسا در ایالات متحده، که یک مرکز کلیدی آزمایش مافوق صوت است، قطر محفظه آزمایش تقریباً ۰.۸ متر دارد. یک محفظه آزمایش بزرگتر به محققان این امکان را می‌دهد که مدل‌های هواپیمای بزرگتر یا حتی کل سیستم‌های تسلیحاتی را برای جمع‌آوری داده‌های دقیق‌تر پرواز به تونل باد بیاورند. اکثر موشک‌های بالستیک قاره‌پیما قطری کمتر از ۴ متر دارند.

جی‌اف-۲۲ با هدفی که دولت چین تعیین کرده و تلاش‌هایش برای دستیابی به آن تا سال ۲۰۳۵ مرتبط است: استقرار ناوگانی از هواپیماهای مافوق صوت که قادر به حمل هزاران مسافر به فضا در هر سال یا به هر مکانی در کره زمین در عرض یک ساعت باشند. با این حال، چنین هواپیماهایی باید در برابر دما و فشار شدید پرواز مافوق صوت مقاومت کنند، مسیر پرواز پایداری را حفظ کنند و محیطی امن و راحت برای مسافران فراهم کنند.

در سرعتی پنج برابر سرعت صوت، مولکول‌های گاز اطراف هواپیما شروع به فشرده شدن و گرم شدن می‌کنند و منجر به تفکیک مولکولی می‌شوند. این مولکول‌های گاز به اتم‌های تشکیل‌دهنده تجزیه می‌شوند که سپس می‌توانند با یکدیگر واکنش داده و مواد شیمیایی جدیدی را تشکیل دهند. درک فیزیک پیچیده جریان گاز مرتبط با تفکیک مولکولی در توسعه هواپیماهای مافوق صوت بسیار مهم است.

دانشمندان از طریق مطالعه پدیده‌ها در محیط‌های آزمایشگاهی مانند تونل‌های باد، می‌توانند چگونگی تعامل وسایل نقلیه مافوق صوت با محیط اطراف خود را بررسی کرده و فناوری‌های جدیدی را برای بهبود عملکرد و ایمنی توسعه دهند. آزمایش تونل باد می‌تواند به شناسایی مشکلات احتمالی یا نقص‌های طراحی قبل از ساخت و پرواز آزمایشی وسیله نقلیه کمک کند و خطر خرابی یا تصادف را کاهش دهد.

طبق برخی تخمین‌ها، شبیه‌سازی شرایط پرواز با سرعت ۳۰ ماخ در داخل یک تونل باد بزرگ، به میزانی از الکتریسیته معادل توان خروجی سد سه‌دره نیاز دارد که عملاً غیرممکن است. بنابراین، پروفسور جیانگ زونگ‌لین، دانشمند ارشد پروژه JF-22، یک راه‌حل نوآورانه ارائه داد.

برای تولید جریان هوای پرسرعت لازم برای آزمایش مافوق صوت، جیانگ نوع جدیدی از مولد موج ضربه‌ای به نام «موتور موج ضربه‌ای بازتابنده مستقیم» را پیشنهاد داد. در تونل‌های باد معمولی، جریان هوا با انبساط ایجاد می‌شود، جایی که گاز پرفشار به سرعت در یک محفظه کم‌فشار تخلیه می‌شود و یک جریان مافوق صوت ایجاد می‌کند. با این حال، این روش محدودیت‌هایی دارد، زیرا برای آزمایش مافوق صوت به سرعت و دمای بسیار بالا نیاز است.

موتور موج ضربه‌ای بازتابی جیانگ با استفاده از یک سری انفجارهای زمان‌بندی‌شده‌ی دقیق برای تولید مجموعه‌ای از امواج ضربه‌ای که از یکدیگر بازتابیده و در یک نقطه واحد همگرا می‌شوند، بر محدودیت‌ها غلبه می‌کند. سپس از انفجار انرژی بسیار قدرتمند حاصل برای به حرکت درآوردن جریان هوا در تونل باد با سرعت‌های فوق‌العاده بالا استفاده می‌شود.

این ابتکار با دقیق‌تر و کارآمدتر کردن تحقیقات پرواز مافوق صوت، راه را برای دستاوردهای بسیاری هموار کرد. استفاده از مواد منفجره برای تولید انرژی در تونل‌های باد معایب زیادی از جمله خطر برای افراد و تجهیزات، آلودگی صوتی و آلودگی هوا دارد. با این حال، از آنجا که انرژی از انفجارها به جای ماشین‌آلات ثابت تولید می‌شود، شدت و مدت انفجارها را می‌توان تنظیم کرد تا جریان هوای متنوعی برای آزمایش انواع مختلف وسایل نقلیه یا مواد ایجاد شود.

انجمن ملی علوم طبیعی چین ۱۶ متخصص مستقل را برای ارزیابی JF-۲۲ در چندین زمینه کلیدی، از جمله زمان آزمایش مؤثر، دمای کل، فشار کل و جریان نازل، اعزام کرد. آنها به این نتیجه رسیدند که JF-۲۲ به عملکرد پیشرو در جهان دست یافته است. در کنار تونل JF-۱۲، JF-۲۲ به تنها مرکز آزمایش زمینی تبدیل شد که تمام جنبه‌های آزمایش وسایل نقلیه نزدیک به فضا را برآورده می‌کرد.

آن خنگ (طبق SCMP )

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