5월 30일에 실시한 최종 평가에 따르면, 베이징 북쪽의 산악 지역인 화이로우 구에 위치한 JF-22 풍동은 직경이 4m(13피트)이고 초당 최대 10km(6.2마일)의 공기 흐름 속도를 생성할 수 있습니다.
베이징에 배치된 JF-22는 음속의 30배 속도로 가혹한 비행 조건을 시뮬레이션할 수 있다. 사진: SCMP
시설 소유주인 중국기계연구소에 따르면, 이로써 이곳은 최대 마하 30의 초음속 비행 조건을 시뮬레이션할 수 있는 세계 에서 가장 크고 빠른 풍동이 됐습니다.
연구소는 금요일 성명을 통해 이 터널이 "중국의 극초음속 항공기 및 우주 수송 시스템 연구 개발을 지원할 것"이라고 밝혔습니다. 미국 NASA 랭글리 연구센터의 마하 10 터널은 주요 극초음속 시험 시설로, 직경이 약 2피트(0.8미터)에 달하는 시험 구역을 갖추고 있습니다. 더 큰 시험 구역 덕분에 연구원들은 더 큰 항공기 모형이나 심지어 전체 차량을 풍동에 투입하여 더욱 정확한 비행 데이터를 얻을 수 있습니다.
JF-22는 중국 정부가 2035년까지 달성하고자 하는 목표의 핵심입니다. 중국은 그때까지 매년 수천 명의 승객을 우주로, 또는 한 시간 이내에 지구 어디든 실어 나를 수 있는 극초음속 항공기를 배치하고자 합니다. 하지만 이러한 항공기는 극초음속 비행의 극한 온도와 압력을 견뎌내면서도 안정적인 비행 궤적과 승객에게 안전하고 편안한 환경을 유지할 수 있어야 합니다.
음속의 다섯 배에 달하는 속도로 비행기 주변의 공기 분자는 압축되고 가열되기 시작하는데, 이를 분자 해리라고 합니다. 공기 분자는 구성 원자로 분해되고, 이 원자들이 서로 반응하여 새로운 화학 물질을 형성할 수 있습니다.
연구소에 따르면, 분자 분리에 관여하는 복잡한 흐름의 물리학을 이해하는 것은 극초음속 항공기 개발에 매우 중요합니다. 풍동과 같은 시설을 이용하여 실험실 환경에서 이러한 현상을 연구함으로써, 연구자들은 극초음속 비행체가 주변 환경과 어떻게 상호작용하는지 파악하고 성능과 안전성을 향상시키는 새로운 기술을 개발할 수 있습니다.
풍동 시험은 차량이 실제로 제작되어 비행하기 전에 잠재적인 문제나 설계 결함을 파악하여 고장이나 사고 위험을 줄이는 데에도 도움이 될 수 있습니다. 일부 추정에 따르면, 대형 터널 내에서 마하 30의 비행 조건을 시뮬레이션하는 데는 싼샤댐 건설에 필요한 에너지와 같은 양의 에너지가 필요한데, 이는 사실상 불가능한 일입니다.
JF-22 프로젝트의 수석 과학자 인 장종린 교수는 혁신적인 해결책을 제시했습니다. 극초음속 시험에 필요한 고속 기류를 생성하기 위해 장 교수는 "직접 반사 충격파 구동기"라는 새로운 유형의 충격파 발생기를 제안했습니다. 기존의 극초음속 풍동에서는 "팽창"이라는 과정을 통해 기류가 생성되는데, 이 과정에서 고압 가스가 저압 챔버로 빠르게 방출되어 극초음속 기류가 생성됩니다.
그러나 이 방법은 초음파 검사에 필요한 매우 높은 속도와 온도를 생성하는 데 한계가 있습니다. 장의 반사 충격파 드라이버는 정밀하게 설정된 시간에 맞춰 일련의 폭발을 일으켜 서로 반사되어 단일 지점으로 모이는 일련의 충격파를 생성함으로써 이러한 한계를 극복합니다.
그 결과 발생하는 강렬한 에너지 폭발은 풍동에서 초고속으로 공기 흐름을 조절하는 데 사용됩니다. 연구소에 따르면, 이 혁신은 극초음속 비행 연구에 더욱 정밀하고 효율적인 기술을 도입하여 향후 발전의 토대를 마련합니다.
데이터를 결합함으로써 연구자들은 다양한 비행 조건에서 다양한 소재와 디자인이 어떻게 작동하는지 더 잘 이해하고, 이 정보를 활용하여 극초음속 무기나 항공기의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 장의 연구팀은 이러한 시설들이 중국을 경쟁국들보다 수년 앞서 나가게 할 수 있다고 말했습니다.
마이 안 (SCMP에 따르면)
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