Terowong angin supersonik paling berkuasa di dunia

China Selepas lima tahun pembinaan, terowong angin terbesar dan terpantas di dunia telah dibuka di pinggir bandar Beijing.

Terowong angin JF-22 boleh mensimulasikan kelajuan hipersonik Mach 30. Foto: SCMP — Terowong angin JF-22 boleh mensimulasikan kelajuan hipersonik Mach 30. Foto: *SCMP*

Terletak di daerah Huairou di utara Beijing, terowong angin JF-22 berdiameter 4 meter dan boleh menjana aliran udara pada kelajuan sehingga 10 kilometer sesaat, menurut penilaian akhir yang dijalankan pada 30 Mei. Itu menjadikannya terowong angin terbesar dan terpantas di dunia, mampu mensimulasikan keadaan penerbangan hipersonik sehingga 30 Mach hingga 37,04 kilometer kejuruteraan mengikut Institut Kejuruteraan. JF-22.

Terowong itu akan "menyokong penyelidikan dan pembangunan pesawat hipersonik dan sistem pengangkutan angkasa China," kata institut itu dalam satu kenyataan pada 2 Jun. Sebagai perbandingan, terowong Mach 10 (12,348 km/j) di Pusat Penyelidikan Langley NASA di AS, kemudahan ujian hipersonik utama, mempunyai diameter ruang ujian hampir 0.8 m. Ruang ujian yang lebih besar membolehkan penyelidik meletakkan model pesawat besar, atau bahkan keseluruhan senjata, ke dalam terowong angin untuk mengumpul data penerbangan yang lebih tepat. Kebanyakan peluru berpandu balistik antara benua berdiameter kurang daripada 4 m.

JF-22 terikat dengan matlamat yang ditetapkan oleh kerajaan China dan sedang berusaha untuk mencapainya menjelang 2035: mengerahkan armada pesawat hipersonik yang boleh membawa beribu-ribu penumpang ke angkasa setiap tahun, atau di mana-mana sahaja di planet ini dalam masa sejam. Tetapi pesawat sedemikian mesti menahan suhu dan tekanan melampau penerbangan hipersonik, mengekalkan laluan penerbangan yang stabil, dan menyediakan persekitaran yang selamat dan selesa untuk penumpang.

Pada kelajuan lima kali ganda kelajuan bunyi, molekul udara di sekeliling pesawat mula memampat dan memanas, membawa kepada penceraian molekul. Molekul gas terurai kepada atom konstituennya, yang boleh bertindak balas antara satu sama lain untuk membentuk bahan kimia baru. Memahami fizik kompleks aliran gas dan pemisahan molekul adalah kunci kepada pembangunan pesawat supersonik.

Dengan mengkaji fenomena dalam persekitaran eksperimen seperti terowong angin, saintis boleh meneroka cara kenderaan hipersonik berinteraksi dengan persekitaran mereka dan membangunkan teknologi baharu untuk meningkatkan prestasi dan keselamatan. Ujian terowong angin boleh membantu mengenal pasti masalah yang berpotensi atau kecacatan reka bentuk sebelum kenderaan dibina dan diuji, mengurangkan risiko kegagalan atau kemalangan.

Mengikut beberapa anggaran, meniru keadaan penerbangan Mach 30 di dalam terowong angin yang besar akan memerlukan jumlah kuasa yang sama seperti Empangan Three Gorges, yang boleh dikatakan mustahil. Jadi Profesor Jiang Zonglin, saintis utama dalam projek JF-22, menghasilkan idea.

Untuk menjana aliran gas berkelajuan tinggi yang diperlukan untuk ujian hipersonik, Jiang mencadangkan jenis penjana gelombang kejutan baharu yang dipanggil "enjin gelombang kejutan pantulan langsung." Dalam terowong angin konvensional, aliran gas dijana oleh proses pengembangan di mana gas tekanan tinggi dilepaskan dengan cepat ke dalam ruang tekanan rendah, menghasilkan aliran supersonik. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai beberapa batasan apabila ia datang untuk menjana kelajuan dan suhu yang sangat tinggi yang diperlukan untuk ujian hipersonik.

Enjin gelombang kejutan pantulan Jiang mengatasi had ini dengan menggunakan satu siri letupan bermasa yang tepat untuk menjana satu siri gelombang kejutan yang memantulkan antara satu sama lain dan menumpu pada satu titik. Letupan tenaga sengit yang terhasil digunakan untuk mendorong udara melalui terowong angin pada kelajuan ultra tinggi.

Inovasi ini membuka jalan untuk banyak pencapaian dengan menjadikan penyelidikan penerbangan hipersonik lebih tepat dan cekap. Menggunakan bahan letupan untuk menjana tenaga dalam terowong angin mempunyai banyak keburukan, termasuk bahaya kepada kedua-dua orang dan peralatan, bunyi dan pencemaran udara. Walau bagaimanapun, kerana sumber tenaga dijana daripada letupan dan bukannya jentera tetap, keamatan dan tempoh letupan boleh dilaraskan untuk mencipta pelbagai aliran udara untuk menguji jenis kenderaan atau bahan yang berbeza.

Persatuan Sains Semula Jadi Kebangsaan China menghantar 16 pakar bebas untuk menilai JF-22 dalam beberapa bidang utama, termasuk masa ujian berkesan, jumlah suhu, jumlah tekanan dan aliran muncung. Mereka membuat kesimpulan bahawa JF-22 mencapai prestasi terkemuka dunia. Bersama-sama dengan terowong JF-12, JF-22 telah menjadi satu-satunya kemudahan ujian berasaskan darat yang merangkumi semua aspek kenderaan dekat angkasa.

An Khang (Menurut SCMP )

Pautan sumber