Ubicado en el montañoso distrito de Huairou, al norte de Beijing, el túnel de viento JF-22 tiene 4 metros (13 pies) de diámetro y puede generar velocidades de flujo de aire de hasta 10 kilómetros (6,2 millas) por segundo, según una evaluación final realizada el 30 de mayo.
El JF-22, con base en Beijing, puede simular duras condiciones de vuelo a 30 veces la velocidad del sonido. Foto: SCMP
Esto lo convierte en el túnel de viento más grande y rápido del mundo, capaz de simular condiciones de vuelo hipersónico hasta Mach 30, según el Instituto de Mecánica de China, propietario de la instalación.
El túnel “apoyará la investigación y el desarrollo de aeronaves hipersónicas y sistemas de transporte espacial de China”, dijo el instituto en un comunicado el viernes. A modo de comparación, el túnel Mach 10 en el Centro de Investigación Langley de la NASA en EE. UU., una importante instalación de pruebas hipersónicas, tiene un diámetro de sección de prueba de casi 0,8 metros. La sección de pruebas más grande permite a los investigadores colocar modelos de aeronaves más grandes o incluso plataformas enteras en el túnel de viento para obtener datos de vuelo más precisos.
El JF-22 es parte integral de los objetivos que el gobierno chino se ha propuesto alcanzar para 2035. Para entonces, Beijing espera 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 ser capaces de soportar las temperaturas y presiones extremas del vuelo supersónico, manteniendo al mismo tiempo una trayectoria de vuelo estable y un entorno seguro y confortable para los pasajeros.
A cinco veces la velocidad del sonido, las moléculas de aire que rodean el avión comienzan a comprimirse y calentarse, lo que produce un fenómeno conocido como disociación molecular. Las moléculas de aire se descomponen en sus átomos constituyentes, que luego pueden reaccionar entre sí para formar nuevos productos químicos.
Comprender la física compleja de los flujos que involucran separación molecular es crucial para el desarrollo de aviones hipersónicos, según el instituto. Al estudiar los fenómenos en un entorno de laboratorio utilizando instalaciones como túneles de viento, los investigadores pueden aprender cómo los vehículos hipersónicos interactúan con su entorno y desarrollar nuevas tecnologías para mejorar su rendimiento y seguridad.
Las pruebas en túnel de viento también pueden ayudar a identificar posibles problemas o fallas de diseño antes de que el vehículo se construya y vuele, lo que reduce el riesgo de fallas o accidentes. Según algunas estimaciones, simular las condiciones de vuelo a Mach 30 dentro de un gran túnel requeriría una energía equivalente a la generada por la presa de las Tres Gargantas, lo cual es imposible.
El profesor Jiang Zonglin, científico principal del proyecto JF-22, propuso una solución innovadora. Para generar el flujo de aire de alta velocidad necesario para las pruebas hipersónicas, Jiang propuso un nuevo tipo de generador de ondas de choque llamado “controlador de ondas de choque de reflexión directa”. En los túneles de viento supersónicos tradicionales, el flujo de aire se crea mediante un proceso llamado "expansión", en el que el gas a alta presión se libera rápidamente en una cámara de baja presión, creando un flujo supersónico.
Sin embargo, este método tiene limitaciones cuando se trata de generar las velocidades y temperaturas extremadamente altas requeridas para las pruebas ultrasónicas. El controlador de ondas de choque reflectantes de Jiang supera estas limitaciones al utilizar una serie de explosiones sincronizadas con precisión para crear una serie de ondas de choque que se reflejan entre sí y convergen en un solo punto.
El resultado es una violenta explosión de energía utilizada para manipular el flujo de aire en el túnel de viento a velocidades extremadamente altas. Según el instituto, la innovación ha allanado el camino para más avances al aportar mayor precisión y eficiencia a la investigación sobre el vuelo hipersónico.
Al combinar los datos, los investigadores pueden comprender mejor cómo funcionan diferentes materiales y diseños en una variedad de condiciones de vuelo y utilizar esa información para mejorar el rendimiento y la confiabilidad de las armas o aeronaves hipersónicas. Estas instalaciones podrían poner a China años por delante de sus competidores, según el equipo de Jiang.
Mai Anh (según SCMP)
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