Världens kraftfullaste supersoniska vindtunnel

Kina Efter fem års byggnation har världens största och snabbaste vindtunnel öppnat i en förort till Peking.

JF-22-vindtunneln kan simulera hypersoniska hastigheter på Mach 30. Foto: SCMP

JF-22-vindtunneln, som ligger i distriktet Huairou i norra Peking, är 4 meter i diameter och kan generera luftflöden med hastigheter upp till 10 kilometer per sekund, enligt en slutlig bedömning som genomfördes den 30 maj. Det gör den till världens största och snabbaste vindtunnel, som kan simulera hypersoniska flygförhållanden upp till Mach 30 (37 044 kilometer i timmen), enligt Institutet för maskinteknik, som hanterar JF-22.

Tunneln kommer att "stödja Kinas forskning och utveckling av hypersoniska flygplan och rymdtransportsystem", sade institutet i ett uttalande den 2 juni. Som jämförelse har Mach 10-tunneln (12 348 km/h) vid NASA:s Langley Research Center i USA, en viktig hypersonisk testanläggning, en testkammardiameter på nästan 0,8 m. Den större testkammaren gör det möjligt för forskare att placera stora flygplansmodeller, eller till och med hela vapen, i vindtunneln för att samla in mer exakta flygdata. De flesta interkontinentala ballistiska missiler har en diameter på mindre än 4 m.

JF-22 är knuten till det mål som den kinesiska regeringen satt upp och strävar efter att uppnå till 2035: att distribuera en flotta hypersoniska flygplan som kan transportera tusentals passagerare ut i rymden varje år, eller var som helst på planeten inom en timme. Men sådana flygplan måste motstå de extrema temperaturerna och trycket från hypersoniska flygningar, upprätthålla en stabil flygbana och ge en säker och bekväm miljö för passagerarna.

Vid hastigheter fem gånger ljudets hastighet börjar luftmolekylerna runt flygplanet att komprimeras och värmas upp, vilket leder till molekylär dissociation. Gasmolekylerna bryts ner till sina beståndsdelar, som kan reagera med varandra för att bilda nya kemikalier. Att förstå den komplexa fysiken bakom gasflöde och molekylär dissociation är nyckeln till utvecklingen av supersoniska flygplan.

Genom att studera fenomen i experimentella miljöer som vindtunnlar kan forskare utforska hur hypersoniska fordon interagerar med sin omgivning och utveckla ny teknik för att förbättra prestanda och säkerhet. Vindtunneltester kan hjälpa till att identifiera potentiella problem eller konstruktionsfel innan ett fordon byggs och testas, vilket minskar risken för fel eller olycka.

Enligt vissa uppskattningar skulle simulering av flygförhållanden med en hastighet av Mach 30 inuti en stor vindtunnel kräva samma mängd kraft som vid Tre Gorges-dammen, vilket är praktiskt taget omöjligt. Så professor Jiang Zonglin, huvudforskare på JF-22-projektet, kom på en idé.

För att generera det höghastighetsgasflöde som behövs för hypersoniska tester föreslog Jiang en ny typ av stötvågsgenerator som kallas en "direktreflekterande stötvågsmotor". I en konventionell vindtunnel genereras gasflödet genom en expansionsprocess där högtrycksgas snabbt släpps ut i en lågtryckskammare, vilket skapar ett supersoniskt flöde. Denna metod har dock vissa begränsningar när det gäller att generera de extremt höga hastigheter och temperaturer som krävs för hypersoniska tester.

Jiangs reflekterade stötvågsmotor övervinner denna begränsning genom att använda en serie exakt tidsinställda explosioner för att generera en serie stötvågor som reflekteras från varandra och konvergerar i en enda punkt. Den resulterande explosionen av intensiv energi används för att driva luft genom en vindtunnel med ultrahöga hastigheter.

Innovationen banar väg för många framsteg genom att göra hypersonisk flygforskning mer exakt och effektiv. Att använda sprängämnen för att generera energi i en vindtunnel har många nackdelar, inklusive fara för både människor och utrustning, buller och luftföroreningar. Men eftersom energikällan genereras från explosioner snarare än fasta maskiner kan explosionernas intensitet och varaktighet justeras för att skapa en mängd olika luftflöden för att testa olika typer av fordon eller material.

Kinas nationella naturvetenskapsförening skickade 16 oberoende experter för att utvärdera JF-22 inom flera viktiga områden, inklusive effektiv testtid, total temperatur, totalt tryck och munstycksflöde. De drog slutsatsen att JF-22 uppnådde världsledande prestanda. Tillsammans med JF-12-tunneln har JF-22 blivit den enda markbaserade testanläggningen som täcker alla aspekter av rymdfarkoster.

An Khang (enligt SCMP )

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