قدرتمندترین تونل‌های باد جهان

تونل‌های باد به سنگ بنای صنعت هوافضا تبدیل شده‌اند و به آزمایش آیرودینامیک هواپیماها و موشک‌های بی‌شماری کمک می‌کنند.

تونل باد دستگاهی است که جریان هوا را از طریق اجسام شبیه‌سازی می‌کند. این سیستم همیشه شامل یک لوله بلند و باریک است که جریان هوا با استفاده از روش‌های مختلف، مانند فن‌های قدرتمند، به آن وارد می‌شود. مدل یا جسمی که قرار است بررسی شود، درون لوله قرار می‌گیرد. جریان هوا کنترل می‌شود تا تأثیر آن بر جسم تحت شرایط مختلف، مانند سرعت‌های مختلف باد، بررسی شود. تونل‌های باد که اولین بار در اواخر قرن نوزدهم توسعه یافتند، اکنون به طور گسترده در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، تونل‌های بادی مورد استفاده در صنعت خودرو، آیرودینامیک خودروها، ماشین‌های مسابقه‌ای، کامیون‌ها و سایر وسایل نقلیه را آزمایش می‌کنند.

در مهندسی عمران، تونل‌های باد، استحکام سازه ساختمان‌ها و پروژه‌های زیربنایی را آزمایش می‌کنند. آن‌ها همچنین به بهینه‌سازی طراحی هواپیماها و موشک‌ها برای پرواز ایمن‌تر و کارآمدتر کمک می‌کنند. در زیر، به گفته وب‌سایت Interesting Engineering ، برخی از قدرتمندترین تونل‌های باد جهان امروز آورده شده است.

۱. جی‌اف-۲۲

تونل باد JF-22 می‌تواند محیط را در طول ورود مجدد فضاپیما شبیه‌سازی کند. عکس: CCTV

جی‌اف-۲۲ قدرتمندترین تونل باد مافوق صوت جهان است. این جنگنده که در موسسه مهندسی مکانیک آکادمی علوم چین (IMCAS) در شمال پکن ساخته شده است، می‌تواند به سرعت‌های تا ۳۰ ماخ (۳۷۰۴۴ کیلومتر بر ساعت یا ۱۰.۳ کیلومتر بر ثانیه) برسد.

JF-22 از فن استفاده نمی‌کند زیرا فن‌ها نمی‌توانند چنین جریان هوای پرسرعتی تولید کنند. در عوض، این تونل باد از انفجارهای زمان‌بندی‌شده برای تولید امواج ضربه‌ای استفاده می‌کند که از یکدیگر منعکس می‌شوند و در یک نقطه واحد در داخل لوله‌ای به قطر ۴ متر و طول ۱۶۷ متر همگرا می‌شوند. JF-22 می‌تواند ۱۵ گیگاوات (GW) برق تولید کند که معادل ۷۰٪ از برق سد سه دره، بزرگترین سد برق آبی جهان در ییچانگ، چین است.

۲. جی‌اف-۱۲

JF-12 اغلب به عنوان سلف JF-22 در نظر گرفته می‌شود، زیرا یک تونل باد مدار باز است. مانند جدیدترین تونل باد JF-22، JF-12 از امواج ضربه‌ای برای ایجاد شرایط پرواز از 5 ماخ (6174 کیلومتر در ساعت) تا 9 ماخ (11174 کیلومتر در ساعت) در ارتفاعات 25000 تا 50000 متر استفاده می‌کند.

بر اساس گزارشی از موسسه تحقیقات هوافضای چین، جنگنده JF-12 که بین سال‌های 2008 تا 2012 توسط موسسه مهندسی مکانیک تحت نظر IMCAS ساخته شده است، نقشی حیاتی در توسعه وسیله نقلیه گلاید مافوق صوت (HGV) DF-ZF چین دارد. JF-12 همچنان در کنار JF-22 در حال خدمت فعال است.

۳. تونل باد مافوق صوت TsAGI مدل T-117

تونل باد T-117 TsAGI. عکس: TsAGI

تونل باد T-117 TsAGI یک تونل باد مافوق صوت بزرگ است که در دهه ۱۹۷۰ در موسسه مرکزی هیدرودینامیک در مسکو، روسیه ساخته شد. این سیستم بر اساس اصل پایین به بیرون عمل می‌کند، که در آن هوای پرفشار به سرعت به قسمت باقی‌مانده تونل باد آزاد می‌شود تا جریان هوا ایجاد شود. دو کوره الکتریکی جداگانه و قابل جدا شدن، بسته به آزمایش، جریان هوا را گرم می‌کنند.

یکی از کوره‌ها از دو قوس الکتریکی برای ارائه حداکثر توان ۲۵ مگاوات استفاده می‌کند، در حالی که دیگری از یک قوس الکتریکی برای حداکثر توان ۲.۵ مگاوات استفاده می‌کند. هوای داخل کوره‌ها بین دو الکترود که در امتداد یک محور قرار گرفته‌اند، گرم می‌شود و یک قوس الکتریکی تولید می‌کند. سپس قوس به دلیل میدان مغناطیسی می‌چرخد و هوای عبوری از بین الکترودها را گرم می‌کند.

به این ترتیب، T-117 TsAGI می‌تواند دمای بالایی را که وسایل نقلیه مافوق صوت در طول پرواز با آن مواجه می‌شوند، شبیه‌سازی کند و همزمان سرعت‌های آزمایشی از ۵ ماخ (۶۱۷۴ کیلومتر در ساعت) تا ۱۰ ماخ (۱۲۳۴۸ کیلومتر در ساعت) را تولید کند. در سال ۲۰۱۸، از T-117 TsAGI برای آزمایش حالت پرواز مافوق صوت فضاپیمای فدراسیون، پروژه‌ای از آژانس فضایی روسیه، Roscosmos، با هدف جایگزینی فضاپیمای سایوز در ماموریت‌های مختلف در مدارهای پایین زمین و ماه، استفاده شد.

۴. تأسیسات تونل‌سازی پرسرعت (HTF)

تأسیسات تونل‌سازی فراصوت (HTF) در محل آزمایش نیل آرمسترانگ ناسا، در مرکز تحقیقات گلن در ساندوسکی، اوهایو واقع شده است. این تأسیسات که در ابتدا برای آزمایش نازل‌های موشک با گرمایش هسته‌ای در برنامه‌ی وسیله‌ی نقلیه‌ی هسته‌ای (NERVA) ساخته شده بود، اکنون در آزمایش سیستم‌های پیشرانش فراصوت در مقیاس بزرگ با سرعت‌هایی از ۵ ماخ (۶۱۷۴ کیلومتر بر ساعت) تا ۷ ماخ (۸۶۴۴ کیلومتر بر ساعت) تخصص دارد و ارتفاعات دنیای واقعی (۳۶۵۰۰ متر) را شبیه‌سازی می‌کند.

مساحت آزمایش در HTF را می‌توان از ۳.۰۵ متر تا ۴.۲۷ متر تنظیم کرد. در آنجا، یک کوره گرمایش الکتریکی با هسته گرافیتی، گاز نیتروژن را گرم می‌کند که سپس با اکسیژن و نیتروژن دمای اتاق مخلوط می‌شود تا هوای مصنوعی و بدون آلودگی را با نسبت صحیح ایجاد کند. دمای هوای مصنوعی برای برآورده کردن الزامات خاص آزمایش کنترل می‌شود. HTF بسته به شرایط عملیاتی، می‌تواند هر بار ۵ دقیقه کار کند.

۵. طرح تونل باد یکپارچه (UPWT)

مدلی از سامانه پرتاب فضایی UPWT (تونل باد اولتراسونیک) که در یک تونل باد مادون صوت آزمایش می‌شود. عکس: ناسا

تونل باد طرح واحد (UPWT) یکی از بزرگترین تونل‌های باد عملیاتی در جهان است. این مرکز در مرکز تحقیقات ایمز ناسا در مافت فیلد، کالیفرنیا واقع شده است. از زمان تکمیل آن در سال ۱۹۵۵، تونل باد طرح واحد (UPWT) برای آزمایش هواپیماهای متعارف (تجاری و نظامی ) و فضاپیماها (مانند شاتل فضایی ناسا که اکنون از رده خارج شده است) مورد استفاده قرار گرفته است. این تونل نقش کلیدی در توسعه ناوگان هواپیماهای بوئینگ و همچنین جت جنگنده F-111 و بمب افکن B-1 Lancer داشته است.

UPWT شامل سه تونل باد مدار بسته است: یک تونل باد مادون صوت (TWT) با ابعاد ۳.۴ در ۳.۴ متر، یک تونل باد مافوق صوت با ابعاد ۲.۷ در ۲.۱ متر و یک تونل باد مافوق صوت با ابعاد ۲.۴ در ۲.۱ متر. تونل باد نهایی می‌تواند به سرعت‌هایی تا ۳.۵ ماخ (۴۳۲۱ متر) برسد. همه آنها توسط چهار موتور الکترومغناطیسی روتور سیم‌پیچی شده با قدرت ۶۵۰۰۰ اسب بخار که با ولتاژ ۷۲۰۰ ولت کار می‌کنند، تغذیه می‌شوند.

آن خنگ (طبق گفته مهندسی جالب )

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