China: Nach fünfjähriger Bauzeit wurde in einem Vorort von Peking der größte und schnellste Windkanal der Welt eröffnet.
Der Windkanal der JF-22 kann Hyperschallgeschwindigkeiten von Mach 30 simulieren. Foto: SCMP
Der im Bezirk Huairou im Norden Beijings gelegene JF-22-Windkanal hat einen Durchmesser von vier Metern und kann Luftströme mit Geschwindigkeiten von bis zu zehn Kilometern pro Sekunde erzeugen, wie aus der abschließenden Bewertung vom 30. Mai hervorgeht. Damit ist die Anlage der größte und schnellste Windkanal der Welt und kann laut dem Institut für Maschinenbau, das den JF-22 verwaltet, Hyperschallflugbedingungen bis zu Mach 30 (37.044 km/h) simulieren.
Der Tunnel werde „Chinas Forschung und Entwicklung von Raumtransportsystemen und Überschallflugzeugen unterstützen“, erklärte das Institut in einer Erklärung vom 2. Juni. Zum Vergleich: Der Mach-10-Tunnel (12.348 km/h) im Langley Research Center der NASA in den USA, einer wichtigen Testanlage für Hyperschall, verfügt über einen Testhohlraumdurchmesser von fast 0,8 m. Die größere Testkammer ermöglicht es den Forschern, große Flugzeugmodelle oder sogar ganze Waffen in den Windkanal zu stellen, um genauere Flugdaten zu sammeln. Die meisten Interkontinentalraketen haben einen Durchmesser von weniger als 4 m.
Der JF-22 ist an ein Ziel der chinesischen Regierung geknüpft, das bis 2035 erreicht werden soll. Es geht dabei um die Bereitstellung einer Flotte von Hyperschallflugzeugen, die jährlich Tausende Passagiere in den Weltraum oder innerhalb einer Stunde an jeden beliebigen Ort der Erde befördern können. Allerdings müssen solche Flugzeuge den extremen Temperaturen und Drücken des Überschallflugs standhalten, eine stabile Flugroute einhalten und den Passagieren eine sichere, komfortable Umgebung bieten.
Bei einer Geschwindigkeit von fünffacher Schallgeschwindigkeit beginnen sich die Luftmoleküle um das Flugzeug herum zu komprimieren und zu erhitzen, was zur Moleküldissoziation führt. Gasmoleküle zerfallen in ihre Atome, die miteinander reagieren und neue Chemikalien bilden können. Das Verständnis der komplexen Physik des Gasflusses im Zusammenhang mit der Molekültrennung spielt bei der Entwicklung von Überschallflugzeugen eine Schlüsselrolle.
Durch die Untersuchung des Phänomens in experimentellen Umgebungen wie Windkanälen können Wissenschaftler erforschen, wie Hyperschallfahrzeuge mit ihrer Umgebung interagieren, und neue Technologien zur Verbesserung von Leistung und Sicherheit entwickeln. Mithilfe von Windkanaltests können potenzielle Probleme oder Konstruktionsfehler erkannt werden, bevor ein Fahrzeug gebaut und getestet wird. So lässt sich das Risiko eines Ausfalls oder Unfalls verringern.
Einigen Schätzungen zufolge würde die Simulation von Flugbedingungen mit Mach 30 in einem großen Windkanal die gleiche Energiemenge erfordern wie der Drei-Schluchten-Damm, was in der Praxis unmöglich ist. Also hatte Professor Jiang Zonglin, der leitende Wissenschaftler des JF-22-Projekts, eine Idee.
Um den für Hyperschalltests erforderlichen Hochgeschwindigkeitsgasstrom zu erzeugen, schlug Jiang einen neuen Typ von Stoßwellengenerator vor, einen sogenannten „Direktreflexions-Stoßwellenmotor“. In einem herkömmlichen Windkanal wird die Strömung durch einen Expansionsprozess erzeugt, bei dem Hochdruckgas schnell in eine Niederdruckkammer abgelassen wird, wodurch eine Überschallströmung entsteht. Allerdings unterliegt diese Methode einigen Einschränkungen, wenn es darum geht, extrem hohe Geschwindigkeiten und Temperaturen für Hyperschalltests zu erzeugen.
Jiangs reflektierter Stoßwellenmotor überwindet diese Einschränkung, indem er durch eine präzise getimte Serie von Explosionen eine Serie von Stoßwellen erzeugt, die sich gegenseitig reflektieren und an einem einzigen Punkt zusammenlaufen. Der entstehende extrem hohe Energiestoß wird genutzt, um Luft mit extrem hoher Geschwindigkeit durch einen Windkanal zu treiben.
Die Initiative ebnet den Weg für viele Errungenschaften, indem sie die Hyperschallflugforschung präziser und effizienter macht. Die Verwendung von Sprengstoffen zur Energieerzeugung in Windkanälen bringt zahlreiche Nachteile mit sich, beispielsweise eine Gefährdung von Mensch und Anlage, Lärmentwicklung und Luftverschmutzung. Da die Energiequelle jedoch durch Explosionen und nicht durch ein festes mechanisches System erzeugt wird, können Intensität und Dauer der Explosion angepasst werden, um verschiedene Gasströme zum Testen unterschiedlicher Medientypen oder Materialien zu erzeugen.
Die National Natural Science Association of China entsandte 16 unabhängige Experten, um den JF-22 in mehreren Schlüsselbereichen zu bewerten, darunter effektive Testzeit, Gesamttemperatur, Gesamtdruck und Düsendurchfluss. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Leistung des JF-22 Weltklasse ist. Gemeinsam mit dem JF-12-Tunnel wird der JF-22 zur einzigen bodengestützten Testanlage, die alle Aspekte erdnaher Raumfahrzeuge abdeckt.
An Khang (laut SCMP )
[Anzeige_2]
Quellenlink
Kommentar (0)