中国：建設期間5年を経て、 世界最大規模かつ最も急速に成長している風洞が、北京郊外で稼働を開始した。
JF-22用風洞はマッハ30の超音速をシミュレートできる。写真：サウスチャイナ・モーニング・ポスト
北京北部の懐柔区に位置するJF-22風洞は、直径4メートルで、5月30日に実施された最終評価によると、最大10km/sの風速を発生させることができる。JF-22を管理する機械工学研究所によると、この構造物は世界最大かつ最速の風洞であり、マッハ30（時速37,044km）までの超音速飛行条件をシミュレートできるという。
同研究所が6月2日に発表したところによると、このトンネルは「中国の極超音速宇宙輸送システムおよび航空機の研究開発を支援する」とのことだ。比較のために挙げると、極超音速試験の主要施設である米国のNASAラングレー研究センターのマッハ10（時速12,348km）の風洞の試験室の直径は約0.8メートルである。試験室が大きくなれば、研究者はより大型の航空機モデル、あるいは兵器システム全体を風洞内に持ち込んで、より正確な飛行データを収集することができる。大陸間弾道ミサイルのほとんどは直径が4メートル未満である。
JF-22は、中国政府が掲げる目標、すなわち2035年までに達成を目指す取り組みと密接に関係している。その目標とは、毎年数千人の乗客を宇宙へ、あるいは地球上のあらゆる場所へ1時間以内に輸送できる極超音速航空機を配備することである。しかし、そのような航空機は、極超音速飛行時の極端な温度と圧力に耐え、安定した飛行経路を維持し、乗客に安全で快適な環境を提供しなければならない。
音速の5倍の速度では、航空機を取り巻くガス分子が圧縮され、加熱され、分子解離が起こります。これらのガス分子は構成原子に分解され、それらの原子が互いに反応して新たな化学物質を形成します。分子解離に伴うガス流の複雑な物理現象を理解することは、超音速航空機の開発において極めて重要です。
風洞などの実験環境で現象を研究することで、 科学者は超音速機が周囲環境とどのように相互作用するかを解明し、性能と安全性を向上させるための新技術を開発することができる。風洞試験は、機体の製造や試験飛行を行う前に潜在的な問題や設計上の欠陥を特定するのに役立ち、故障や事故のリスクを低減する。
一部の試算によると、大型風洞内でマッハ30の飛行条件をシミュレーションするには、三峡ダムの発電量に匹敵する電力が必要となり、これは事実上不可能である。そこで、JF-22プロジェクトの主任科学者である江宗林教授は、革新的な解決策を考案した。
超音速試験に必要な高速気流を生成するため、江氏は「直接反射型衝撃波エンジン」と呼ばれる新しいタイプの衝撃波発生装置を提案した。従来の風洞では、高圧ガスを低圧チャンバーに急速に噴射することで膨張気流を生成し、超音速流を発生させる。しかし、この方法は、超音速試験に必要な極めて高い速度と温度には限界がある。
江氏の反射衝撃波エンジンは、精密なタイミングで一連の爆発を起こし、互いに反射し合って一点に収束する一連の衝撃波を発生させることで、従来の限界を克服している。その結果生じる極めて強力なエネルギーの爆発は、風洞内の気流を超高速で推進するために利用される。
この取り組みは、極超音速飛行研究をより精密かつ効率的にすることで、数々の成果への道を開きました。風洞内で爆発物を用いてエネルギーを生成することには、人や機器への危険、騒音公害、大気汚染など、多くの欠点があります。しかし、エネルギーは固定された機械ではなく爆発によって生成されるため、爆発の強度と持続時間を調整することで、様々な種類の機体や材料を試験するための多様な気流を作り出すことができます。
中国国家自然科学協会は、16名の独立した専門家を派遣し、有効試験時間、全温度、全圧力、ノズル流量など、いくつかの重要な分野におけるJF-22の評価を行った。その結果、JF-22は世界最高水準の性能を達成したと結論付けた。JF-12風洞と合わせて、JF-22は準宇宙機試験のあらゆる要件を満たす唯一の地上試験施設となった。
アン・カン（サウスチャイナ・モーニング・ポスト紙によると）
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