מנהרות הרוח החזקות ביותר בעולם.

מנהרות רוח הפכו לאבן יסוד בתעשיית התעופה והחלל, וסייעו בבדיקת האווירודינמיקה של אינספור מטוסים וטילים.

מנהרת רוח היא מכונה המדמה את זרימת האוויר דרך עצמים. המערכת כוללת תמיד צינור ארוך וצר שאליו מוכנסת זרימת אוויר באמצעות שיטות שונות, כגון מאווררים רבי עוצמה. המודל או האובייקט הנבדק ממוקם בתוך הצינור. זרימת האוויר נשלטת כדי לחקור את השפעתה על האובייקט בתנאים שונים, כגון מהירויות רוח משתנות. מנהרות רוח, שפותחו לראשונה בסוף המאה ה-19, נמצאות כיום בשימוש נרחב בתעשיות רבות. לדוגמה, מנהרות רוח המשמשות בתעשיית הרכב בודקות את האווירודינמיקה של מכוניות, מכוניות מרוץ, משאיות וכלי רכב אחרים.

בהנדסה אזרחית, מנהרות רוח בודקות את השלמות המבנית של מבנים ופרויקטים של תשתית. הן גם מסייעות באופטימיזציה של עיצובים של מטוסים וטילים לטיסה בטוחה ויעילה יותר. להלן כמה ממנהרות הרוח החזקות ביותר בעולם כיום, על פי Interesting Engineering .

1. JF-22

מנהרת הרוח JF-22 יכולה לדמות את הסביבה במהלך כניסה חזרה לחללית. צילום: טלוויזיה במעגל סגור

ה-JF-22 היא מנהרת הרוח העל-קולית החזקה ביותר בעולם. ה-JF-22, שנבנה במכון להנדסת מכונות של האקדמיה הסינית למדעים (IMCAS) מצפון לבייג'ינג, יכול להגיע למהירויות של עד מאך 30 (37,044 קמ"ש או 10.3 ק"מ לשנייה).

ה-JF-22 אינו משתמש במאווררים מכיוון שהם אינם יכולים לייצר זרימת אוויר במהירות כה גבוהה. במקום זאת, מנהרת הרוח הזו משתמשת בפיצוצים מתוזמנים כדי לייצר גלי הלם המוחזרים זה מזה ומתכנסים בנקודה אחת בתוך הצינור בקוטר 4 מטרים ובאורך 167 מטרים. ה-JF-22 יכול לספק 15 ג'יגה-וואט (GW) של חשמל, שווה ערך ל-70% מההספק של סכר שלושת הערוצים, הסכר ההידרואלקטרי הגדול בעולם בייצ'אנג, סין.

2. JF-12

ה-JF-12 נחשב לעתים קרובות לקודמו של ה-JF-22, בהיותו מנהרת רוח במעגל פתוח. כמו מנהרת הרוח האחרונה מדגם JF-22, ה-JF-12 משתמש בגלי הלם כדי ליצור תנאי טיסה הנעים בין מאך 5 (6,174 קמ"ש) למאך 9 (11,174 קמ"ש), בגבהים שבין 25,000 מטר ל-50,000 מטר.

ה-JF-12, שנבנה על ידי המכון להנדסת מכונות במסגרת IMCAS בין השנים 2008 ו-2012, הוא מטוס חיוני בפיתוח רכב הגלישה ההיפרסוני (HGV) DF-ZF של סין, על פי דיווח של מכון המחקר לחלל וחלל סין. ה-JF-12 נותר בשירות פעיל לצד ה-JF-22.

3. מנהרת רוח על-קולית T-117 TsAGI

מנהרת רוח T-117 TsAGI. צילום: TsAGI

ה-T-117 TsAGI הוא מנהרת רוח על-קולית גדולה שנבנתה במכון ההידרודינמי המרכזי במוסקבה, רוסיה, בשנות ה-70. המערכת פועלת על פי עקרון "מלמטה החוצה", שבו אוויר בלחץ גבוה משתחרר במהירות לאזור הנותר של מנהרת הרוח כדי ליצור זרימת אוויר. שני תנורים חשמליים נפרדים וניתנים להסרה, בהתאם לניסוי, מחממים את זרימת האוויר.

תנור אחד משתמש בשתי קשתות חשמליות כדי לספק הספק מרבי של 25 מגה-וואט, בעוד שהשני משתמש בקשת חשמלית אחת כדי לספק הספק מרבי של 2.5 מגה-וואט. האוויר בכבשנים מחומם בין שתי אלקטרודות המסודרות לאורך אותו ציר, ויוצר קשת חשמלית. לאחר מכן הקשת מסתובבת עקב שדה מגנטי, המחמם את האוויר העובר בין האלקטרודות.

בדרך זו, ה-T-117 TsAGI יכול לדמות את הטמפרטורות הגבוהות בהן נתקלים כלי טיס היפרסוניים במהלך טיסה, ובמקביל לייצר מהירויות בדיקה הנעות בין מאך 5 (6,174 קמ"ש) למאך 10 (12,348 קמ"ש). בשנת 2018, ה-T-117 TsAGI שימש לבדיקת מצב הטיסה ההיפרסוני של חללית הפדרציה, פרויקט של סוכנות החלל הרוסית רוסקוסמוס שמטרתו להחליף את חללית הסויוז במשימות שונות במסלולים נמוכים סביב כדור הארץ והירח.

4. מתקן מנהור במהירות גבוהה (HTF)

מתקן המנהור ההיפרסוני (HTF) ממוקם באתר הניסויים של ניל ארמסטרונג של נאס"א, בתוך מרכז המחקר גלן בסנדוסקי, אוהיו. המתקן, שנבנה במקור כדי לבדוק חרירי רקטות המחוממים על ידי אנרגיה גרעינית בתוכנית כלי הרכב המונע על ידי אנרגיה גרעינית (NERVA), מתמחה כיום בבדיקת מערכות הנעה היפרסוניות בקנה מידה גדול במהירויות של מאך 5 (6,174 קמ"ש) עד מאך 7 (8,644 קמ"ש), תוך הדמיה של גבהים אמיתיים (36,500 מטר).

ניתן לכוונן את אזור הבדיקה במכונת החימום החשמלית (HTTF) מ-3.05 מ"ר ל-4.27 מ"ר. שם, תנור חימום חשמלי בעל ליבת גרפיט מחמם גז חנקן, אשר לאחר מכן מעורבב עם חמצן וחנקן בטמפרטורת החדר ליצירת אוויר מלאכותי ולא מזוהם ביחס הנכון. טמפרטורת האוויר המלאכותי נשלטת על מנת לעמוד בדרישות הספציפיות של הבדיקה. ה-HTF יכול לפעול במשך 5 דקות בכל פעם, בהתאם לתנאי ההפעלה.

5. תוכנית מנהרת רוח יחידה (UPWT)

דגם של מערכת שיגור החלל UPWT (מנהרת רוח אולטרסאונד) נבדקת במנהרת רוח תת-קולית. צילום: נאס"א

מנהרת הרוח של התוכנית היונית (UPWT) היא אחת ממנהרות הרוח הפעילות הגדולות בעולם. המתקן ממוקם במרכז המחקר איימס של נאס"א במופט פילד, קליפורניה. מאז השלמתה בשנת 1955, מנהרת הרוח של התוכנית היונית (UPWT) שימשה לבדיקת מטוסים קונבנציונליים (מסחריים וצבאיים ) וחלליות (כגון מעבורת החלל של נאס"א שכבר אינה קיימת). המנהרה מילאה תפקיד מפתח בפיתוח צי המטוסים של בואינג, כמו גם בפיתוח מטוס הקרב F-111 ובמפציץ B-1 לנסר.

תוכנית UPWT מורכבת משלוש מנהרות רוח במעגל סגור: מנהרת רוח תת-קולית (TWT) בגודל 3.4 על 3.4 מטר, מנהרת רוח על-קולית בגודל 2.7 על 2.1 מטר, ומנהרת רוח על-קולית בגודל 2.4 על 2.1 מטר. מנהרת הרוח האחרונה יכולה להגיע למהירויות של עד מאך 3.5 (4,321 מטר). כולן מופעלות על ידי ארבעה מנועים אלקטרומגנטיים בעלי רוטור מלופף בהספק של 65,000 כוחות סוס הפועלים במתח של 7,200 וולט.

אן חאנג (על פי Interesting Engineering )

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