Самые мощные аэродинамические трубы в мире

Аэродинамические трубы стали неотъемлемой частью аэрокосмической отрасли, помогая проверять аэродинамику бесчисленных самолетов и ракет.

Аэродинамическая труба — это машина, имитирующая поток воздуха через объекты. Система обычно состоит из длинной узкой трубы, в которую воздух подается различными способами, например, с помощью мощного вентилятора. Модель или испытываемый объект помещается внутрь трубы. Поток воздуха контролируется для изучения его воздействия на объект в различных условиях, например, при изменении скорости ветра. Аэродинамические трубы, впервые разработанные в конце XIX века, в настоящее время широко используются во многих отраслях промышленности. Например, в автомобильной промышленности аэродинамические трубы используются для исследования аэродинамики легковых автомобилей, гоночных автомобилей, грузовиков и других транспортных средств.

В гражданском строительстве аэродинамические трубы используются для проверки прочности конструкций зданий и инфраструктурных проектов. Они также помогают оптимизировать конструкции самолётов и ракет для более безопасного и эффективного полёта. Вот самые мощные аэродинамические трубы в мире на сегодняшний день, по данным журнала Interesting Engineering .

1. JF-22

Аэродинамическая труба JF-22 способна имитировать условия окружающей среды при входе космического корабля в атмосферу. Фото: CCTV

JF-22 — самая мощная в мире гиперзвуковая аэродинамическая труба. JF-22, построенный в Институте машиностроения Китайской академии наук (IMCAS) к северу от Пекина, способен развивать скорость до 30 Махов (37 044 км/ч или 10,3 км/с).

В JF-22 нет вентилятора, который не может создавать столь высокоскоростной поток воздуха. Вместо этого в аэродинамической трубе используются синхронизированные взрывы для создания ударных волн, которые отражаются друг от друга и сходятся в одной точке внутри трубы диаметром 4 метра и длиной 167 метров. JF-22 может вырабатывать 15 гигаватт (ГВт) электроэнергии, что составляет 70% мощности плотины «Три ущелья», крупнейшей в мире гидроэлектростанции в Ичане, Китай.

2. JF-12

JF-12 часто считают предшественником JF-22, представляющего собой аэродинамическую трубу открытого цикла. Как и в последней версии JF-22, в JF-12 используются ударные волны для создания условий полета в диапазоне скоростей от 5 Махов (6174 км/ч) до 9 Махов (11174 км/ч) на высотах от 25 000 до 50 000 м.

Согласно отчёту Китайского института аэрокосмических исследований, JF-12, разработанный Институтом машиностроения в рамках программы IMCAS в период с 2008 по 2012 год, сыграл решающую роль в разработке китайского гиперзвукового планирующего летательного аппарата (ГПЛА) DF-ZF. JF-12 до сих пор эксплуатируется наряду с JF-22.

3. Сверхзвуковая аэродинамическая труба Т-117 ЦАГИ

Аэродинамическая труба ЦАГИ Т-117. Фото: ЦАГИ

Т-117 ЦАГИ — крупная сверхзвуковая аэродинамическая труба, построенная в Центральном гидроаэродинамическом институте (ЦГАИ) в Москве (Россия) в 1970-х годах. Система работает по принципу продувки, при котором газ высокого давления быстро выбрасывается в оставшееся пространство аэродинамической трубы, создавая газовый поток. Нагрев газового потока осуществляется двумя отдельными электропечами, которые могут быть демонтированы в зависимости от условий эксперимента.

В одной печи используются две электрические дуги, обеспечивающие максимальную мощность 25 мегаватт, в то время как в другой используется одна дуга, обеспечивающая максимальную мощность 2,5 мегаватт. Воздух в печах нагревается между двумя электродами, расположенными вдоль одной оси, создавая дуги. Дуги вращаются под действием магнитного поля, нагревая воздух, проходящий между электродами.

Таким образом, Т-117 ЦАГИ способен имитировать высокие температуры, возникающие при полёте гиперзвуковых аппаратов, а также развивать испытательные скорости в диапазоне от 5 Махов (6174 км/ч) до 10 Махов (12 348 км/ч). В 2018 году Т-117 ЦАГИ использовался для отработки гиперзвукового режима полёта космического корабля «Федерация» – проекта Роскосмоса, призванного заменить корабли «Союз» в различных миссиях на низкой околоземной и лунной орбитах.

4. Гиперзвуковой туннельный комплекс (ГТФ)

Гиперзвуковой туннельный комплекс (HTF) расположен на испытательном полигоне имени Нила Армстронга НАСА, входящем в состав Исследовательского центра Гленна в Сандаски, штат Огайо. Изначально построенный для испытаний сопел ядерных тепловых ракет в рамках программы «Ядерные двигатели для транспортных средств» (NERVA), комплекс теперь специализируется на испытаниях крупномасштабных гиперзвуковых безнаддувных двигательных установок на скоростях от 5 Махов (6174 км/ч) до 7 Махов (8644 км/ч), имитируя реалистичные высоты (110 000 футов).

Испытательная зона в установке HTF может регулироваться от 3,05 м² до 4,27 м². Там, в печи с графитовым сердечником, нагревается азот, который затем смешивается с кислородом и азотом при комнатной температуре для получения реалистичного, экологически чистого искусственного воздуха. Температура искусственного воздуха регулируется в соответствии с конкретными требованиями испытания. Установка HTF может работать в течение 5 минут без перерыва, в зависимости от условий эксплуатации.

5. Аэродинамическая труба с единым планом (UPWT)

Модель ракеты Space Launch System, испытанная в дозвуковой аэродинамической трубе UPWT. Фото: NASA

Аэродинамическая труба UPWT (Unitary Plan Wind Tunnel) – одна из крупнейших действующих аэродинамических труб в мире. Она расположена в Исследовательском центре Эймса НАСА в Моффет-Филд, штат Калифорния. С момента своего открытия в 1955 году аэродинамическая труба UPWT (Unitary Plan Wind Tunnel) использовалась для испытаний как обычных самолётов (коммерческих и военных ), так и космических аппаратов (например, снятого с эксплуатации космического челнока НАСА). Труба сыграла ключевую роль в разработке парка самолётов Boeing, а также истребителя F-111 и бомбардировщика B-1 Lancer.

UPWT состоит из трёх аэродинамических труб замкнутого цикла: дозвуковой аэродинамической трубы (TWT) размером 3,4 x 3,4 м, сверхзвуковой аэродинамической трубы размером 2,7 x 2,1 м и сверхзвуковой аэродинамической трубы размером 2,4 x 2,1 м. Последняя аэродинамическая труба способна развивать скорость до 3,5 Маха (4321 м). Все трубы оснащены четырьмя электромагнитными двигателями с фазным ротором мощностью 65 000 лошадиных сил, работающими при напряжении 7200 вольт.

Ан Кханг (по данным Interesting Engineering )

Ссылка на источник: https://vnexpress.net/nhung-duong-ham-gio-manh-nhat-the-gioi-4733176.html