أقوى نفق رياح أسرع من الصوت في العالم.

الصين: بعد خمس سنوات من البناء، أصبح أكبر نفق رياح في العالم وأسرعها نمواً جاهزاً للتشغيل في ضواحي بكين.

يمكن لنفق الرياح الخاص بطائرة JF-22 محاكاة سرعات تفوق سرعة الصوت تصل إلى 30 ماخ. الصورة: SCMP — يمكن لنفق الرياح الخاص بطائرة JF-22 محاكاة سرعات تفوق سرعة الصوت تصل إلى 30 ماخ. الصورة: *SCMP*

يقع نفق الرياح JF-22 في منطقة هوايرو شمال بكين، ويبلغ قطره 4 أمتار ويمكنه توليد تدفق هواء بسرعات تصل إلى 10 كم/ث، وفقًا للتقييمات النهائية التي أجريت في 30 مايو. وهذا يجعل الهيكل أكبر وأسرع نفق رياح في العالم، قادرًا على محاكاة ظروف الطيران الأسرع من الصوت حتى سرعة 30 ماخ (37044 كم/ساعة)، وفقًا لمعهد الهندسة الميكانيكية، الوكالة التي تدير JF-22.

سيدعم هذا النفق "أبحاث وتطوير أنظمة النقل الفضائي والطائرات الصينية فائقة السرعة"، وفقًا لإعلان صادر عن المعهد في الثاني من يونيو. وللمقارنة، يبلغ قطر غرفة اختبار نفق ماخ 10 (12348 كم/ساعة) في مركز لانغلي للأبحاث التابع لناسا في الولايات المتحدة، وهو منشأة رئيسية لاختبارات فرط الصوت، حوالي 0.8 متر. وتتيح غرفة الاختبار الأكبر حجمًا للباحثين إدخال نماذج طائرات أكبر، أو حتى أنظمة أسلحة كاملة، إلى نفق الرياح لجمع بيانات طيران أكثر دقة. ويبلغ قطر معظم الصواريخ الباليستية العابرة للقارات أقل من 4 أمتار.

يرتبط مشروع طائرة JF-22 بهدف وضعته الحكومة الصينية وسعيها لتحقيقه بحلول عام 2035: نشر أسطول من الطائرات فائقة السرعة القادرة على نقل آلاف الركاب إلى الفضاء سنويًا، أو إلى أي مكان على سطح الأرض في غضون ساعة. مع ذلك، يجب أن تتحمل هذه الطائرات درجات الحرارة والضغوط القصوى للطيران فائق السرعة، وأن تحافظ على مسار طيران مستقر، وأن توفر بيئة آمنة ومريحة للركاب.

عند سرعة تفوق سرعة الصوت بخمسة أضعاف، تبدأ جزيئات الغاز المحيطة بالطائرة بالانضغاط والتسخين، مما يؤدي إلى تفككها الجزيئي. تتحلل هذه الجزيئات إلى ذراتها المكونة لها، والتي بدورها تتفاعل مع بعضها لتكوين مواد كيميائية جديدة. يُعد فهم الفيزياء المعقدة لتدفق الغاز المرتبط بالتفكك الجزيئي أمرًا بالغ الأهمية في تطوير الطائرات الأسرع من الصوت.

من خلال دراسة الظواهر في بيئات تجريبية مثل أنفاق الرياح، يستطيع العلماء استكشاف كيفية تفاعل المركبات الأسرع من الصوت مع محيطها، وتطوير تقنيات جديدة لتحسين الأداء والسلامة. ويمكن لاختبارات أنفاق الرياح أن تساعد في تحديد المشكلات المحتملة أو عيوب التصميم قبل بناء المركبة واختبارها، مما يقلل من مخاطر الفشل أو الحوادث.

تشير بعض التقديرات إلى أن محاكاة ظروف الطيران بسرعة 30 ماخ داخل نفق هوائي ضخم تتطلب كمية من الكهرباء تعادل إنتاج الطاقة لسد الخوانق الثلاثة، وهو أمر شبه مستحيل. لذا، ابتكر البروفيسور جيانغ زونغلين، كبير العلماء في مشروع JF-22، حلاً مبتكراً.

لتوليد تدفق الهواء عالي السرعة اللازم لاختبارات السرعة فوق الصوتية، اقترح جيانغ نوعًا جديدًا من مولدات الموجات الصدمية يُسمى "محرك الموجات الصدمية العاكسة المباشرة". في أنفاق الرياح التقليدية، يُولّد تدفق الهواء عن طريق التمدد، حيث يُضخ غاز عالي الضغط بسرعة إلى حجرة منخفضة الضغط، مما يُنشئ تيارًا فوق صوتي. مع ذلك، تُعاني هذه الطريقة من بعض القيود عند الحاجة إلى سرعات ودرجات حرارة عالية للغاية لإجراء اختبارات السرعة فوق الصوتية.

يتغلب محرك الموجة الصدمية المنعكسة الذي ابتكره جيانغ على القيود باستخدام سلسلة من الانفجارات الموقوتة بدقة لتوليد سلسلة من الموجات الصدمية التي تنعكس عن بعضها البعض وتتقارب في نقطة واحدة. ثم تُستخدم هذه الدفعة الهائلة من الطاقة لدفع تدفق الهواء في نفق الرياح بسرعات فائقة.

مهدت هذه المبادرة الطريق أمام العديد من الإنجازات من خلال جعل أبحاث الطيران فائق السرعة أكثر دقة وكفاءة. ينطوي استخدام المتفجرات لتوليد الطاقة في أنفاق الرياح على العديد من العيوب، مثل الخطر على الأفراد والمعدات، والتلوث الضوضائي، وتلوث الهواء. ومع ذلك، ولأن الطاقة تُولّد من الانفجارات وليس من آلات ثابتة، يمكن تعديل شدة الانفجارات ومدتها لخلق تدفقات هواء متنوعة لاختبار أنواع مختلفة من المركبات أو المواد.

أرسلت الجمعية الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ستة عشر خبيرًا مستقلًا لتقييم طائرة JF-22 في عدة مجالات رئيسية، بما في ذلك مدة الاختبار الفعالة، ودرجة الحرارة الكلية، والضغط الكلي، وتدفق الفوهة. وخلصوا إلى أن طائرة JF-22 حققت أداءً رائدًا عالميًا. إلى جانب نفق JF-12، أصبحت JF-22 منشأة الاختبار الأرضية الوحيدة التي استوفت جميع جوانب اختبار المركبات الفضائية القريبة من الفضاء.

آن خانغ (بحسب صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست )

رابط المصدر