จีนสร้างอุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียงที่ทรงพลังที่สุดในโลกเสร็จสมบูรณ์แล้ว

[โฆษณา_1]

อุโมงค์ลม JF-22 ตั้งอยู่ในเขตภูเขาห้วยโร่วทางตอนเหนือของปักกิ่ง มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 เมตร (13 ฟุต) และสามารถสร้างความเร็วลมได้สูงสุดถึง 10 กิโลเมตร (6.2 ไมล์) ต่อวินาที ตามการประเมินขั้นสุดท้ายที่ดำเนินการเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม

จีนสร้างอุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียงที่ทรงพลังที่สุดในโลกเสร็จสมบูรณ์แล้ว (ภาพที่ 1) — เครื่องบิน JF-22 ซึ่งประจำการอยู่ที่ปักกิ่ง สามารถจำลองสภาวะการบินสุดขั้วด้วยความเร็วสูงสุดถึง 30 เท่าของความเร็วเสียง ภาพ: SCMP

นี่จึงเป็นอุโมงค์ลมที่ใหญ่ที่สุดและเร็วที่สุด ในโลก สามารถจำลองสภาวะการบินความเร็วเหนือเสียงได้ถึงระดับมัค 30 ตามข้อมูลจากสถาบันกลศาสตร์แห่งประเทศจีน ซึ่งเป็นเจ้าของสถานที่แห่งนี้

สถาบันดังกล่าวระบุในแถลงการณ์เมื่อวันศุกร์ว่า อุโมงค์ลมนี้จะ “สนับสนุนการวิจัยและพัฒนาระบบขนส่งอวกาศและอากาศยานความเร็วเหนือเสียงของจีน” เพื่อเป็นการเปรียบเทียบ อุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียง Mach 10 ที่ศูนย์วิจัย Langley ของ NASA ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นสถานที่ทดสอบความเร็วเหนือเสียงที่สำคัญ มีเส้นผ่านศูนย์กลางส่วนทดสอบเกือบ 0.8 เมตร ส่วนทดสอบที่ใหญ่กว่านี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถนำแบบจำลองเครื่องบินขนาดใหญ่ หรือแม้แต่เครื่องมือทั้งหมดเข้าไปในอุโมงค์ลมเพื่อเก็บข้อมูลการบินที่แม่นยำยิ่งขึ้นได้

เครื่องบิน JF-22 เป็นส่วนสำคัญของเป้าหมาย ของรัฐบาล จีนสำหรับปี 2035 ภายในปีนั้น ปักกิ่งหวังว่าจะสามารถใช้งานฝูงบินเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่สามารถบรรทุกผู้โดยสารหลายพันคนขึ้นสู่อวกาศได้ทุกปี หรือไปยังที่ใดก็ได้บนโลกภายในหนึ่งชั่วโมง แต่เครื่องบินดังกล่าวจะต้องสามารถทนต่ออุณหภูมิและความดันที่สูงมากของการบินด้วยความเร็วเหนือเสียง ในขณะเดียวกันก็ต้องรักษาเส้นทางการบินที่เสถียรและสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยและสะดวกสบายสำหรับผู้โดยสารด้วย

เมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ด้วยความเร็วห้าเท่าของความเร็วเสียง โมเลกุลของอากาศที่อยู่รอบเครื่องบินจะเริ่มถูกบีบอัดและร้อนขึ้นอย่างรุนแรง ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการแตกตัวของโมเลกุล โมเลกุลของอากาศจะแตกตัวออกเป็นอะตอมที่เป็นองค์ประกอบ ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างสารเคมีใหม่ได้

จากข้อมูลของสถาบันวิจัย การทำความเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพที่ซับซ้อนของกระแสลมที่เกี่ยวข้องกับการแตกตัวของโมเลกุลนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาอากาศยานความเร็วเหนือเสียง การศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้ในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการโดยใช้สิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ เช่น อุโมงค์ลม ช่วยให้นักวิจัยเรียนรู้ว่ายานพาหนะความเร็วเหนือเสียงมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมอย่างไร และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของยานพาหนะเหล่านั้น

การทดสอบในอุโมงค์ลมยังช่วยระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นหรือข้อบกพร่องในการออกแบบก่อนที่จะสร้างและทดสอบบินยานจริง ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการทำงานผิดพลาดหรืออุบัติเหตุ จากการประมาณการบางส่วน การจำลองสภาวะการบินที่ความเร็ว Mach 30 ภายในอุโมงค์ขนาดใหญ่จะต้องใช้พลังงานเทียบเท่ากับพลังงานที่สร้างโดยเขื่อนสามหุบเขา ซึ่งเป็นไปไม่ได้

ศาสตราจารย์เจียง จงหลิน นักวิทยาศาสตร์ ชั้นนำในโครงการ JF-22 ได้คิดค้นวิธีแก้ปัญหาที่ล้ำสมัย เพื่อสร้างกระแสลมความเร็วสูงที่จำเป็นสำหรับการทดสอบความเร็วเหนือเสียง เจียงได้เสนอเครื่องกำเนิดคลื่นกระแทกชนิดใหม่ที่เรียกว่า "เครื่องขับคลื่นกระแทกสะท้อนโดยตรง" ในอุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียงแบบดั้งเดิม กระแสลมจะถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการที่เรียกว่า "การขยายตัว" ซึ่งก๊าซแรงดันสูงจะถูกปล่อยออกมาอย่างรวดเร็วในห้องที่มีแรงดันต่ำ ทำให้เกิดกระแสลมความเร็วเหนือเสียง

อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีข้อจำกัดในการสร้างความเร็วและอุณหภูมิสูงมากที่จำเป็นสำหรับการทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิค เครื่องกำเนิดคลื่นกระแทกสะท้อนของเจียงเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ได้โดยใช้การปล่อยคลื่นกระแทกที่กำหนดเวลาอย่างแม่นยำเป็นชุดๆ เพื่อสร้างคลื่นกระแทกที่สะท้อนซึ่งกันและกันและมาบรรจบกันที่จุดเดียว

ผลลัพธ์ที่ได้คือพลังงานมหาศาลที่ใช้ในการควบคุมการไหลของอากาศภายในอุโมงค์ลมด้วยความเร็วสูงมาก สถาบันดังกล่าวระบุว่า นวัตกรรมนี้ได้ปูทางไปสู่ความก้าวหน้าเพิ่มเติมโดยนำมาซึ่งความแม่นยำและประสิทธิภาพที่มากขึ้นในการวิจัยด้านการบินความเร็วเหนือเสียง

ด้วยการรวบรวมข้อมูล นักวิจัยสามารถเข้าใจได้ดียิ่งขึ้นว่าวัสดุและการออกแบบที่แตกต่างกันนั้นมีประสิทธิภาพอย่างไรภายใต้สภาวะการบินที่หลากหลาย และใช้ข้อมูลดังกล่าวเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอาวุธหรืออากาศยานความเร็วเหนือเสียง ตามที่ทีมของเจียงกล่าวไว้ สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้อาจทำให้จีนก้าวล้ำหน้าคู่แข่งไปหลายปี

ไมอัน (ตามรายงานของ SCMP)

[โฆษณา_2]
แหล่งที่มา