Китай: После пяти лет строительства в пригороде Пекина начал работу крупнейший и наиболее быстро развивающийся в мире аэродинамический туннель.
Аэродинамическая труба истребителя JF-22 позволяет имитировать сверхзвуковые скорости до 30 Маха. Фото: SCMP
Аэродинамическая труба для JF-22, расположенная в районе Хуайроу к северу от Пекина, имеет диаметр 4 метра и, согласно заключительным оценкам, проведенным 30 мая, может создавать воздушный поток со скоростью до 10 км/с. Это делает ее самой большой и самой быстрой аэродинамической трубой в мире, способной имитировать условия сверхзвукового полета до 30 Маха (37 044 км/ч), по данным Института машиностроения, организации, управляющей проектом JF-22.
Согласно заявлению института от 2 июня, этот аэродинамический тоннель будет «поддерживать исследования и разработки китайских гиперзвуковых транспортных систем и летательных аппаратов для космических полетов». Для сравнения, диаметр испытательной камеры аэродинамической трубы в исследовательском центре НАСА имени Лэнгли в США, рассчитанной на скорость 10 Маха (12 348 км/ч), составляет почти 0,8 метра. Большая испытательная камера позволяет исследователям заносить в аэродинамическую трубу более крупные модели летательных аппаратов или даже целые системы вооружения для сбора более точных данных о полете. Диаметр большинства межконтинентальных баллистических ракет составляет менее 4 метров.
Разработка JF-22 связана с целью, поставленной правительством Китая, и его усилиями по ее достижению к 2035 году: развертывание флота гиперзвуковых летательных аппаратов, способных ежегодно доставлять тысячи пассажиров в космос или в любую точку планеты в течение часа. Однако такие аппараты должны выдерживать экстремальные температуры и давление гиперзвукового полета, поддерживать стабильную траекторию полета и обеспечивать безопасные и комфортные условия для пассажиров.
При скорости, в пять раз превышающей скорость звука, молекулы газа, окружающие летательный аппарат, начинают сжиматься и нагреваться, что приводит к молекулярной диссоциации. Эти молекулы газа распадаются на составляющие атомы, которые затем могут вступать в реакцию друг с другом, образуя новые химические вещества. Понимание сложной физики газового потока, связанного с молекулярной диссоциацией, имеет решающее значение для разработки сверхзвуковых летательных аппаратов.
Изучая явления в экспериментальных условиях, таких как аэродинамические трубы, ученые могут исследовать взаимодействие сверхзвуковых летательных аппаратов с окружающей средой и разрабатывать новые технологии для повышения производительности и безопасности. Испытания в аэродинамической трубе помогают выявлять потенциальные проблемы или недостатки конструкции до того, как аппарат будет построен и испытан в полете, снижая риск отказов или аварий.
По некоторым оценкам, для моделирования условий полета на скорости, превышающей скорость звука (Mach 30), в большой аэродинамической трубе потребовалось бы количество электроэнергии, эквивалентное мощности плотины «Три ущелья», что практически невозможно. Поэтому профессор Цзян Цзунлинь, ведущий научный сотрудник проекта JF-22, предложил инновационное решение.
Для создания высокоскоростного воздушного потока, необходимого для сверхзвуковых испытаний, Цзян предложил новый тип генератора ударных волн, названный «двигателем ударной волны прямого отражения». В обычных аэродинамических трубах воздушный поток создается за счет расширения, при котором газ высокого давления быстро подается в камеру низкого давления, создавая сверхзвуковой поток. Однако этот метод имеет некоторые ограничения, когда для сверхзвуковых испытаний требуются чрезвычайно высокие скорости и температуры.
Двигатель Цзяна, использующий отраженные ударные волны, преодолевает существующие ограничения, применяя точно рассчитанную по времени серию взрывов для генерации ряда ударных волн, которые отражаются друг от друга и сходятся в одной точке. Полученный в результате чрезвычайно мощный выброс энергии затем используется для приведения воздушного потока в аэродинамической трубе в движение на сверхвысоких скоростях.
Эта инициатива проложила путь ко многим достижениям, сделав исследования в области гиперзвуковых полетов более точными и эффективными. Использование взрывчатых веществ для генерации энергии в аэродинамических трубах сопряжено со многими недостатками, такими как опасность для людей и оборудования, шумовое загрязнение и загрязнение воздуха. Однако, поскольку энергия генерируется за счет взрывов, а не стационарного оборудования, интенсивность и продолжительность взрывов могут регулироваться для создания разнообразных воздушных потоков, что позволяет тестировать различные типы транспортных средств или материалов.
Национальная ассоциация естественных наук Китая направила 16 независимых экспертов для оценки JF-22 по нескольким ключевым параметрам, включая эффективное время испытаний, полную температуру, полное давление и расход воздуха в сопле. Они пришли к выводу, что JF-22 демонстрирует лучшие в мире показатели. Наряду с аэродинамической трубой JF-12, JF-22 стал единственным наземным испытательным полигоном, отвечающим всем требованиям испытаний аппаратов ближнего космоса.
Ан Кханг (по данным SCMP )
Ссылка на источник
