מנהרת הרוח העל-קולית החזקה ביותר בעולם

סין לאחר חמש שנות בנייה, מנהרת הרוח הגדולה והמהירה בעולם נפתחה בפרברי בייג'ינג.

מנהרת הרוח JF-22 יכולה לדמות מהירויות היפרסוניות של מאך 30. צילום: SCMP

מנהרת הרוח JF-22, הממוקמת ברובע הואיירו בצפון בייג'ינג, היא בקוטר 4 מטרים ויכולה לייצר זרימות אוויר במהירויות של עד 10 קילומטרים לשנייה, על פי הערכה סופית שנערכה ב-30 במאי. זה הופך אותה למנהרת הרוח הגדולה והמהירה בעולם, המסוגלת לדמות תנאי טיסה היפרסוניים של עד מאך 30 (37,044 קילומטרים לשעה), על פי המכון להנדסת מכונות, המנהל את JF-22.

המנהרה "תתמוך במחקר ובפיתוח של סין של מטוסים היפרסוניים ומערכות תחבורה לחלל", נמסר מהמכון בהצהרה ב-2 ביוני. לשם השוואה, מנהרת מאך 10 (12,348 קמ"ש) במרכז המחקר לנגלי של נאס"א בארה"ב, מתקן ניסויים היפרסוני מרכזי, בעלת קוטר תא הניסוי של כמעט 0.8 מטר. תא הניסוי הגדול יותר מאפשר לחוקרים להכניס דגמי מטוסים גדולים, או אפילו כלי נשק שלמים, למנהרת הרוח כדי לאסוף נתוני טיסה מדויקים יותר. רוב הטילים הבליסטיים הבין-יבשתיים הם בקוטר של פחות מ-4 מטר.

ה-JF-22 קשור ליעד שהציבה ממשלת סין ושואפת להשיג עד 2035: פריסת צי של מטוסים היפרסוניים שיכולים לשאת אלפי נוסעים לחלל מדי שנה, או לכל מקום על פני כדור הארץ תוך שעה. אך מטוסים כאלה חייבים לעמוד בטמפרטורות ובלחצים הקיצוניים של טיסה היפרסונית, לשמור על נתיב טיסה יציב ולספק סביבה בטוחה ונוחה לנוסעים.

במהירויות של פי חמישה ממהירות הקול, מולקולות האוויר סביב המטוס מתחילות להתכווץ ולהתחמם, מה שמוביל לפירוק מולקולרי. מולקולות הגז מתפרקות לאטומים המרכיבים אותן, אשר יכולים להגיב זה עם זה וליצור כימיקלים חדשים. הבנת הפיזיקה המורכבת של זרימת גז ופירוקו המולקולרי היא המפתח לפיתוח מטוסים על-קוליים.

על ידי לימוד תופעות בסביבות ניסיוניות כמו מנהרות רוח, מדענים יכולים לחקור כיצד כלי רכב היפרסוניים מקיימים אינטראקציה עם סביבתם ולפתח טכנולוגיות חדשות לשיפור הביצועים והבטיחות. בדיקות מנהרות רוח יכולות לסייע בזיהוי בעיות פוטנציאליות או פגמי תכנון לפני בניית ובדיקת כלי רכב, ובכך להפחית את הסיכון לכשל או תאונה.

לפי הערכות מסוימות, הדמיית תנאי טיסה במהירות של מאך 30 בתוך מנהרת רוח גדולה תדרוש את אותה כמות חשמל כמו סכר שלושת הערוצים, דבר שהוא כמעט בלתי אפשרי. אז פרופסור ג'יאנג זונגלין, המדען הראשי בפרויקט JF-22, הגה רעיון.

כדי לייצר את זרימת הגז במהירות גבוהה הדרושה לבדיקות היפרסוניות, ג'יאנג הציע סוג חדש של מחולל גלי הלם הנקרא "מנוע גלי הלם בעל החזרה ישירה". במנהרת רוח קונבנציונלית, זרימת הגז נוצרת על ידי תהליך התפשטות שבו גז בלחץ גבוה משוחרר במהירות לתא בלחץ נמוך, ויוצר זרימה על-קולית. עם זאת, לשיטה זו יש כמה מגבלות בכל הנוגע ליצירת המהירויות והטמפרטורות הגבוהות במיוחד הנדרשות לבדיקות היפרסוניות.

מנוע גלי ההלם המוחזרים של ג'יאנג מתגבר על מגבלה זו על ידי שימוש בסדרה של פיצוצים מתוזמנים במדויק כדי לייצר סדרה של גלי הלם המוחזרים זה מזה ומתכנסים בנקודה אחת. פרץ האנרגיה העזה שנוצר משמש להנעת אוויר דרך מנהרת רוח במהירויות גבוהות במיוחד.

החידוש סולל את הדרך להישגים רבים בכך שהוא הופך את מחקר הטיסות ההיפרסוניות למדויק ויעיל יותר. לשימוש בחומרי נפץ לייצור אנרגיה במנהרת רוח יש חסרונות רבים, כולל סכנה לאנשים ולציוד כאחד, רעש וזיהום אוויר. עם זאת, מכיוון שמקור האנרגיה נוצר מפיצוצים ולא ממכונות קבועות, ניתן להתאים את עוצמת ומשך הפיצוצים כדי ליצור מגוון זרימות אוויר לבדיקת סוגים שונים של כלי רכב או חומרים.

האגודה הלאומית למדעי הטבע של סין שלחה 16 מומחים עצמאיים להעריך את ה-JF-22 במספר תחומים מרכזיים, כולל זמן בדיקה אפקטיבי, טמפרטורה כוללת, לחץ כולל וזרימת נחיר. הם הגיעו למסקנה כי ה-JF-22 השיג ביצועים מובילים עולמיים. יחד עם מנהרת JF-12, ה-JF-22 הפך למתקן הבדיקה הקרקעי היחיד המכסה את כל ההיבטים של כלי רכב לחלל קרוב.

אן חאנג (על פי SCMP )

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