Kina färdigställer världens kraftfullaste hypersoniska vindtunnel

[annons_1]

JF-22-vindtunneln, som ligger i det bergiga Huairou-distriktet norr om Peking, är 4 meter i diameter och kan generera luftflöden på upp till 10 kilometer per sekund, enligt den slutliga bedömningen som genomfördes den 30 maj.

Kina färdigställer världens snabbaste hypersoniska glidbana bild 1 — JF-22, baserad i Peking, kan simulera tuffa flygförhållanden med 30 gånger ljudets hastighet. Foto: SCMP

Det gör den till världens största och snabbaste vindtunnel, som kan simulera hypersoniska flygförhållanden upp till Mach 30, enligt China Institute of Mechanics, anläggningens ägare.

Tunneln kommer att "stödja Kinas forskning och utveckling av hypersoniska flygplan och rymdtransportsystem", sade institutet i ett uttalande på fredagen. Som jämförelse har Mach 10-tunneln vid NASAs Langley Research Center i USA, en stor hypersonisk testanläggning, en testsektion på nästan 0,8 meter i diameter. Den större testsektionen gör det möjligt för forskare att placera större flygplansmodeller eller till och med hela fordon i vindtunneln för att få mer exakta flygdata.

JF-22 är en integrerad del av den kinesiska regeringens mål att uppnå senast 2035. Vid den tidpunkten hoppas Peking kunna distribuera en flotta av 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 kunna motstå de extrema temperaturerna och trycket från hypersoniska flygningar, samtidigt som de bibehåller en stabil flygbana och en säker och bekväm miljö för passagerarna.

Vid fem gånger ljudets hastighet börjar luftmolekylerna som omger planet att komprimeras och värmas upp, vilket resulterar i ett fenomen som kallas molekylär dissociation. Luftmolekylerna bryts ner i sina beståndsdelar, som sedan kan reagera med varandra för att bilda nya kemikalier.

Att förstå den komplexa fysiken bakom flöden som är involverade i molekylär separation är avgörande för utvecklingen av hypersoniska flygplan, enligt institutet. Genom att studera fenomenen i laboratoriemiljö med hjälp av anläggningar som vindtunnlar kan forskare lära sig hur hypersoniska fordon interagerar med sin omgivning och utveckla ny teknik för att förbättra deras prestanda och säkerhet.

Testning i vindtunnlar kan också hjälpa till att identifiera potentiella problem eller konstruktionsfel innan ett fordon faktiskt byggs och flygs, vilket minskar risken för fel eller olycka. Enligt vissa uppskattningar skulle simulering av Mach 30-flygförhållanden inuti en stor tunnel kräva samma mängd energi som Three Gorges-dammen – något som helt enkelt inte är möjligt.

Professor Jiang Zonglin, huvudforskare för JF-22-projektet, kom på en innovativ lösning. För att generera det höghastighetsluftflöde som krävs för hypersoniska tester föreslog Jiang en ny typ av stötvågsgenerator som kallas en "direktreflekterande stötvågsdrivare". I traditionella hypersoniska vindtunnlar skapas luftflödet genom en process som kallas "expansion", där högtrycksgas snabbt släpps ut i en lågtryckskammare, vilket skapar ett hypersoniskt flöde.

Denna metod har dock begränsningar när det gäller att generera de extremt höga hastigheter och temperaturer som krävs för ultraljudsprovning. Jiangs reflekterade stötvågsdrivare övervinner dessa begränsningar genom att använda en serie exakt tidsinställda explosioner för att skapa en serie stötvågor som reflekteras från varandra och konvergerar i en enda punkt.

Den resulterande intensiva energiutbrottet används för att manipulera luftflödet i en vindtunnel med extremt höga hastigheter. Innovationen, säger institutet, banar väg för ytterligare framsteg genom att ge större precision och effektivitet till forskning om hypersoniska flygningar.

Genom att kombinera data kan forskare bättre förstå hur olika material och konstruktioner presterar under en rad olika flygförhållanden och använda den informationen för att förbättra prestanda och tillförlitlighet hos hypersoniska vapen eller flygplan. Dessa anläggningar skulle kunna ge Kina flera år före sina konkurrenter, sa Jiangs team.

Mai Anh (enligt SCMP)

[annons_2]
Källa