Der im bergigen Huairou-Distrikt nördlich von Beijing gelegene Windkanal JF-22 hat einen Durchmesser von vier Metern und kann Luftströmungsgeschwindigkeiten von bis zu zehn Kilometern pro Sekunde erzeugen. Dies geht aus einer abschließenden Bewertung vom 30. Mai hervor.
Die in Peking stationierte JF-22 kann raue Flugbedingungen bei 30-facher Schallgeschwindigkeit simulieren. Foto: SCMP
Damit ist es der größte und schnellste Windkanal der Welt, der laut dem China Institute of Mechanics, dem Eigentümer der Anlage, Hyperschallflugbedingungen bis zu Mach 30 simulieren kann.
Der Tunnel werde „Chinas Forschung und Entwicklung von Hyperschallflugzeugen und Raumtransportsystemen unterstützen“, hieß es in einer Erklärung des Instituts am Freitag. Zum Vergleich: Der Mach-10-Tunnel im Langley Research Center der NASA in den USA, einer großen Hyperschall-Testanlage, hat einen Testabschnittsdurchmesser von fast 0,8 Metern. Der größere Testabschnitt ermöglicht es den Forschern, größere Flugzeugmodelle oder sogar ganze Anlagen in den Windkanal zu stellen, um genauere Flugdaten zu erhalten.
Die JF-22 ist ein wesentlicher Bestandteil der Ziele, die die chinesische Regierung bis 2035 erreichen möchte. Bis dahin hofft Peking, eine Flotte von Hyperschallflugzeugen in Betrieb nehmen zu können, die jedes Jahr Tausende von Passagieren ins All oder innerhalb einer Stunde an jeden beliebigen Ort der Erde befördern können. Allerdings müssen solche Flugzeuge den extremen Temperaturen und Drücken eines Überschallflugs standhalten und gleichzeitig eine stabile Flugbahn sowie eine sichere, komfortable Umgebung für die Passagiere gewährleisten.
Bei fünffacher Schallgeschwindigkeit beginnen sich die das Flugzeug umgebenden Luftmoleküle zu komprimieren und zu erhitzen, was zu einem Phänomen führt, das als molekulare Dissoziation bekannt ist. Luftmoleküle zerfallen in ihre Atome, aus denen sie bestehen, und können dann miteinander reagieren und neue Chemikalien bilden.
Das Verständnis der komplexen Physik von Strömungen mit molekularer Trennung sei für die Entwicklung von Hyperschallflugzeugen von entscheidender Bedeutung, heißt es in dem Institut. Durch die Untersuchung von Phänomenen in einer Laborumgebung mithilfe von Einrichtungen wie Windkanälen können Forscher lernen, wie Hyperschallfahrzeuge mit ihrer Umgebung interagieren, und neue Technologien zur Verbesserung ihrer Leistung und Sicherheit entwickeln.
Windkanaltests können auch dazu beitragen, potenzielle Probleme oder Konstruktionsfehler zu erkennen, bevor das Fahrzeug tatsächlich gebaut und geflogen wird, wodurch das Risiko von Ausfällen oder Unfällen verringert wird. Einigen Schätzungen zufolge würde die Simulation der Bedingungen eines Fluges mit Mach 30 in einem großen Tunnel eine Energiemenge erfordern, die der vom Drei-Schluchten-Damm erzeugten Energie entspricht – ein Ding der Unmöglichkeit.
Professor Jiang Zonglin, der leitende Wissenschaftler des JF-22-Projekts, hat eine innovative Lösung entwickelt. Um den für Hyperschalltests erforderlichen Hochgeschwindigkeitsluftstrom zu erzeugen, schlug Jiang einen neuen Typ von Stoßwellengenerator vor, einen sogenannten „Direktreflexions-Stoßwellentreiber“. In herkömmlichen Überschall-Windkanälen wird der Luftstrom durch einen Prozess namens „Expansion“ erzeugt, bei dem Hochdruckgas schnell in eine Niederdruckkammer freigesetzt wird, wodurch ein Überschallstrom entsteht.
Allerdings stößt dieses Verfahren an seine Grenzen, wenn es darum geht, die für die Ultraschallprüfung erforderlichen extrem hohen Geschwindigkeiten und Temperaturen zu erzeugen. Jiangs Reflective Shockwave Driver überwindet diese Einschränkungen, indem er eine Reihe zeitlich präzise abgestimmter Explosionen nutzt, um eine Reihe von Stoßwellen zu erzeugen, die sich gegenseitig reflektieren und an einem einzigen Punkt zusammenlaufen.
Das Ergebnis ist ein heftiger Energiestoß, der dazu verwendet wird, den Luftstrom im Windkanal bei extrem hohen Geschwindigkeiten zu manipulieren. Laut dem Institut hat die Innovation den Weg für weitere Fortschritte geebnet, indem sie der Forschung zum Hyperschallflug mehr Präzision und Effizienz beschert.
Durch die Kombination der Daten können Forscher besser verstehen, wie sich verschiedene Materialien und Designs unter verschiedenen Flugbedingungen verhalten, und diese Informationen nutzen, um die Leistung und Zuverlässigkeit von Hyperschallwaffen oder -flugzeugen zu verbessern. Diese Anlagen könnten China einen Vorsprung vor der Konkurrenz um Jahre verschaffen, meint Jiangs Team.
Mai Anh (laut SCMP)
[Anzeige_2]
Quelle
Kommentar (0)