Najpotężniejszy na świecie naddźwiękowy tunel aerodynamiczny.

Chiny: Po pięciu latach budowy na przedmieściach Pekinu oddano do użytku największy i najszybciej rozwijający się tunel aerodynamiczny na świecie .

Tunel aerodynamiczny JF-22 może symulować prędkości naddźwiękowe rzędu Mach 30. Zdjęcie: SCMP

Tunel aerodynamiczny JF-22, znajdujący się w dzielnicy Huairou na północ od Pekinu, ma średnicę 4 metrów i może generować przepływ powietrza z prędkością do 10 km/s, zgodnie z ostatecznymi ocenami przeprowadzonymi 30 maja. Dzięki temu konstrukcja ta jest największym i najszybszym tunelem aerodynamicznym na świecie, zdolnym do symulacji warunków lotu naddźwiękowego do Mach 30 (37 044 km/h), zgodnie z danymi Instytutu Inżynierii Mechanicznej, agencji zarządzającej projektem JF-22.

Ten tunel „będzie wspierał badania i rozwój chińskich hipersonicznych systemów transportu kosmicznego i samolotów”, jak ogłosił instytut 2 czerwca. Dla porównania, tunel o prędkości Mach 10 (12 348 km/h) w Centrum Badawczym Langley NASA w USA, kluczowym ośrodku testowania hipersonicznego, ma komorę testową o średnicy prawie 0,8 metra. Większa komora testowa pozwala badaczom na wprowadzanie do tunelu aerodynamicznego większych modeli samolotów, a nawet całych systemów uzbrojenia, w celu zebrania dokładniejszych danych o locie. Większość międzykontynentalnych pocisków balistycznych ma średnicę mniejszą niż 4 metry.

JF-22 jest powiązany z celem wyznaczonym przez chiński rząd i jego staraniami o jego osiągnięcie do 2035 roku: stworzeniem floty samolotów hipersonicznych zdolnych do przewożenia tysięcy pasażerów w kosmos każdego roku lub w dowolne miejsce na świecie w ciągu godziny. Samoloty te muszą jednak wytrzymać ekstremalne temperatury i ciśnienia występujące w lotach hipersonicznych, utrzymywać stabilną trajektorię lotu oraz zapewniać pasażerom bezpieczne i komfortowe warunki.

Przy prędkości pięciokrotnie przekraczającej prędkość dźwięku cząsteczki gazu otaczającego samolot zaczynają się sprężać i nagrzewać, co prowadzi do dysocjacji molekularnej. Cząsteczki gazu rozpadają się na atomy, które następnie mogą reagować ze sobą, tworząc nowe substancje chemiczne. Zrozumienie złożonej fizyki przepływu gazu związanego z dysocjacją molekularną ma kluczowe znaczenie dla rozwoju samolotów naddźwiękowych.

Badając zjawiska w środowiskach eksperymentalnych, takich jak tunele aerodynamiczne, naukowcy mogą badać interakcje pojazdów naddźwiękowych z otoczeniem i opracowywać nowe technologie poprawiające osiągi i bezpieczeństwo. Testy w tunelach aerodynamicznych mogą pomóc zidentyfikować potencjalne problemy lub wady konstrukcyjne jeszcze przed zbudowaniem pojazdu i jego lotem testowym, zmniejszając ryzyko awarii lub wypadków.

Według niektórych szacunków, symulacja warunków lotu z prędkością 30 Machów w dużym tunelu aerodynamicznym wymagałaby energii elektrycznej równej mocy wyjściowej Tamy Trzech Przełomów, co jest praktycznie niemożliwe. Dlatego profesor Jiang Zonglin, główny naukowiec projektu JF-22, opracował innowacyjne rozwiązanie.

Aby wygenerować przepływ powietrza o dużej prędkości, niezbędny do testów naddźwiękowych, Jiang zaproponował nowy typ generatora fal uderzeniowych, zwany „silnikiem fal uderzeniowych z bezpośrednim odbiciem”. W konwencjonalnych tunelach aerodynamicznych przepływ powietrza jest generowany przez rozprężanie, gdzie gaz o wysokim ciśnieniu jest szybko odprowadzany do komory niskiego ciśnienia, tworząc strumień naddźwiękowy. Metoda ta ma jednak pewne ograniczenia, gdy do testów naddźwiękowych wymagane są ekstremalnie wysokie prędkości i temperatury.

Silnik odbitej fali uderzeniowej Jianga pokonuje te ograniczenia, wykorzystując precyzyjnie zsynchronizowaną serię eksplozji, aby wygenerować serię fal uderzeniowych, które odbijają się od siebie i zbiegają w jednym punkcie. Powstały w ten sposób niezwykle potężny impuls energii jest następnie wykorzystywany do napędzania przepływu powietrza w tunelu aerodynamicznym z ultrawysoką prędkością.

Inicjatywa ta utorowała drogę do wielu osiągnięć, zwiększając precyzję i efektywność badań nad lotami hipersonicznymi. Wykorzystanie materiałów wybuchowych do generowania energii w tunelach aerodynamicznych wiąże się z wieloma niedogodnościami, takimi jak zagrożenie dla ludzi i sprzętu, hałas i zanieczyszczenie powietrza. Ponieważ jednak energia jest generowana przez eksplozje, a nie przez stałe maszyny, intensywność i czas trwania eksplozji można regulować, aby uzyskać zróżnicowany przepływ powietrza do testowania różnych typów pojazdów lub materiałów.

Chińskie Narodowe Stowarzyszenie Nauk Przyrodniczych wysłało 16 niezależnych ekspertów, aby ocenili JF-22 w kilku kluczowych obszarach, w tym efektywny czas testu, temperaturę całkowitą, ciśnienie całkowite i przepływ w dyszy. Stwierdzili oni, że JF-22 osiągnął wiodącą na świecie wydajność. Wraz z tunelem JF-12, JF-22 stał się jedynym naziemnym obiektem testowym spełniającym wszystkie wymagania dotyczące testów pojazdów kosmicznych.

An Khang (według SCMP )

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