El túnel de viento supersónico más potente del mundo

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China Después de cinco años de construcción, el túnel de viento más grande y rápido del mundo ha sido inaugurado en las afueras de Pekín.

El túnel de viento del JF-22 puede simular velocidades hipersónicas de Mach 30. Foto: SCMP — El túnel de viento del JF-22 puede simular velocidades hipersónicas de Mach 30. Foto: *SCMP*

Ubicado en el distrito de Huairou, al norte de Pekín, el túnel de viento JF-22 tiene 4 metros de diámetro y puede generar corrientes de aire a velocidades de hasta 10 kilómetros por segundo, según la evaluación final realizada el 30 de mayo. Esto lo convierte en el túnel de viento más grande y rápido del mundo, capaz de simular condiciones de vuelo hipersónico de hasta Mach 30 (37.044 km/h), según el Instituto de Ingeniería Mecánica, que gestiona el JF-22.

El túnel "apoyará la investigación y el desarrollo de sistemas de transporte espacial y aeronaves hipersónicas de China", afirmó el instituto en un comunicado el 2 de junio. A modo de comparación, el túnel de Mach 10 (12 348 km/h) del Centro de Investigación Langley de la NASA en EE. UU., una instalación clave para pruebas hipersónicas, tiene una cavidad de prueba con un diámetro de casi 0,8 m. La cámara de pruebas más grande permite a los investigadores colocar modelos de aviones grandes, o incluso armas enteras, en el túnel de viento para recopilar datos de vuelo más precisos. La mayoría de los misiles balísticos intercontinentales tienen menos de 4 m de diámetro.

El JF-22 está vinculado a un objetivo fijado por el gobierno chino y que se pretende alcanzar en 2035: desplegar una flota de aviones hipersónicos que puedan transportar miles de pasajeros al espacio cada año, o a cualquier lugar del planeta en una hora. Pero estos aviones deben soportar las temperaturas y presiones extremas del vuelo supersónico, mantener una trayectoria de vuelo estable y proporcionar un entorno seguro y confortable para los pasajeros.

A velocidades cinco veces superiores a la velocidad del sonido, las moléculas de aire alrededor del avión comienzan a comprimirse y calentarse, lo que provoca la disociación molecular. Las moléculas de gas se descomponen en sus átomos constituyentes, que pueden reaccionar entre sí para formar nuevos productos químicos. Comprender la física compleja del flujo de gas asociado con la separación molecular juega un papel clave en el desarrollo de aviones supersónicos.

Al estudiar el fenómeno en entornos experimentales como los túneles de viento, los científicos pueden explorar cómo los vehículos hipersónicos interactúan con su entorno y desarrollar nuevas tecnologías para mejorar el rendimiento y la seguridad. Las pruebas en túnel de viento pueden ayudar a identificar posibles problemas o fallas de diseño antes de construir y probar un vehículo, lo que reduce el riesgo de falla o accidente.

Según algunas estimaciones, simular condiciones de vuelo de Mach 30 dentro de un gran túnel de viento requeriría la misma cantidad de energía que la presa de las Tres Gargantas, lo que es imposible en la práctica. Entonces, al profesor Jiang Zonglin, el científico jefe del proyecto JF-22, se le ocurrió una idea.

Para generar el flujo de gas de alta velocidad necesario para las pruebas hipersónicas, Jiang propuso un nuevo tipo de generador de ondas de choque llamado "motor de ondas de choque de reflexión directa". En un túnel de viento convencional, el flujo se genera mediante un proceso de expansión en el que el gas a alta presión se descarga rápidamente en una cámara de baja presión, creando un flujo supersónico. Sin embargo, este método tiene algunas limitaciones cuando se trata de generar velocidades y temperaturas extremadamente altas para pruebas hipersónicas.

El motor de ondas de choque reflejadas de Jiang supera esta limitación al utilizar una serie de explosiones cronometradas con precisión para generar una serie de ondas de choque que se reflejan entre sí y convergen en un solo punto. La explosión de energía extremadamente alta resultante se utiliza para impulsar aire a través de un túnel de viento a velocidades súper altas.

La iniciativa abre el camino a muchos logros al hacer que la investigación del vuelo hipersónico sea más precisa y eficiente. El uso de explosivos para generar energía en túneles de viento conlleva muchas desventajas, como peligros para las personas y los equipos, generación de ruido y contaminación del aire. Sin embargo, debido a que la fuente de energía se genera a partir de explosiones en lugar de un sistema mecánico fijo, la intensidad y la duración de la explosión se pueden ajustar para crear una variedad de flujos de gas para probar diferentes tipos de medios o materiales.

La Asociación Nacional de Ciencias Naturales de China envió 16 expertos independientes para evaluar el JF-22 en varias áreas clave, incluido el tiempo de prueba efectivo, la temperatura total, la presión total y el flujo de la boquilla. Concluyeron que el JF-22 tiene un rendimiento de clase mundial. Junto con el túnel JF-12, el JF-22 se convierte en la única instalación de pruebas terrestre que cubre todos los aspectos de los vehículos del espacio cercano.

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