La soufflerie supersonique la plus puissante du monde

Chine Après cinq ans de construction, la soufflerie la plus grande et la plus rapide du monde a ouvert ses portes dans la banlieue de Pékin.

La soufflerie JF-22 peut simuler des vitesses hypersoniques de Mach 30. Photo : SCMP — La soufflerie JF-22 peut simuler des vitesses hypersoniques de Mach 30. Photo : *SCMP*

Située dans le district de Huairou, au nord de Pékin, la soufflerie JF-22 mesure 4 mètres de diamètre et peut générer des flux d'air à des vitesses allant jusqu'à 10 kilomètres par seconde, selon l'évaluation finale réalisée le 30 mai. Cela fait de cette installation la soufflerie la plus grande et la plus rapide au monde, capable de simuler des conditions de vol hypersonique jusqu'à Mach 30 (37 044 km/h), selon l'Institut de génie mécanique, qui gère le JF-22.

Le tunnel « soutiendra la recherche et le développement de la Chine en matière de systèmes de transport spatial et d'avions hypersoniques », a déclaré l'institut dans un communiqué le 2 juin. À titre de comparaison, le tunnel Mach 10 (12 348 km/h) du centre de recherche Langley de la NASA aux États-Unis, une installation de test hypersonique clé, a un diamètre de cavité d'essai de près de 0,8 m. La chambre d'essai plus grande permet aux chercheurs de placer de grands modèles d'avions, ou même des armes entières, dans la soufflerie pour recueillir des données de vol plus précises. La plupart des missiles balistiques intercontinentaux ont un diamètre inférieur à 4 m.

Le JF-22 est lié à un objectif fixé par le gouvernement chinois et qui vise à être atteint d'ici 2035. Il s'agit de déployer une flotte d'avions hypersoniques capables de transporter des milliers de passagers dans l'espace chaque année, ou vers n'importe quel endroit de la planète en une heure. Mais ces avions doivent résister aux températures et aux pressions extrêmes du vol supersonique, maintenir une trajectoire de vol stable et offrir un environnement sûr et confortable aux passagers.

À des vitesses cinq fois supérieures à celle du son, les molécules d’air autour de l’avion commencent à se comprimer et à se réchauffer, entraînant une dissociation moléculaire. Les molécules de gaz se décomposent en leurs atomes constitutifs, qui peuvent réagir les uns avec les autres pour former de nouveaux produits chimiques. La compréhension de la physique complexe du flux de gaz associé à la séparation moléculaire joue un rôle clé dans le développement des avions supersoniques.

En étudiant le phénomène dans des environnements expérimentaux tels que des souffleries, les scientifiques peuvent explorer la manière dont les véhicules hypersoniques interagissent avec leur environnement et développer de nouvelles technologies pour améliorer les performances et la sécurité. Les tests en soufflerie peuvent aider à identifier les problèmes potentiels ou les défauts de conception avant qu'un véhicule ne soit construit et testé, réduisant ainsi le risque de défaillance ou d'accident.

Selon certaines estimations, simuler des conditions de vol à Mach 30 dans une grande soufflerie nécessiterait la même quantité d'énergie que le barrage des Trois Gorges, ce qui est impossible en réalité. Le professeur Jiang Zonglin, le scientifique en chef du projet JF-22, a alors eu une idée.

Pour générer le flux de gaz à grande vitesse nécessaire aux tests hypersoniques, Jiang a proposé un nouveau type de générateur d'ondes de choc appelé « moteur à ondes de choc à réflexion directe ». Dans une soufflerie conventionnelle, le flux est généré par un processus d'expansion dans lequel un gaz à haute pression est rapidement déchargé dans une chambre à basse pression, créant un flux supersonique. Cependant, cette méthode présente certaines limites lorsqu’il s’agit de générer des vitesses et des températures extrêmement élevées pour les tests hypersoniques.

Le moteur à ondes de choc réfléchies de Jiang surmonte cette limitation en utilisant une série d’explosions précisément chronométrées pour générer une série d’ondes de choc qui se réfléchissent les unes sur les autres et convergent en un seul point. L’explosion d’énergie extrêmement élevée qui en résulte est utilisée pour propulser l’air dans une soufflerie à des vitesses extrêmement élevées.

Cette initiative ouvre la voie à de nombreuses avancées en rendant la recherche sur le vol hypersonique plus précise et plus efficace. L’utilisation d’explosifs pour générer de l’énergie dans les souffleries comporte de nombreux inconvénients, tels que le danger pour les humains et les équipements, la génération de bruit et la pollution de l’air. Cependant, comme la source d’énergie est générée par des explosions plutôt que par un système mécanique fixe, l’intensité et la durée de l’explosion peuvent être ajustées pour créer une variété de flux de gaz pour tester différents types de supports ou de matériaux.

L'Association nationale des sciences naturelles de Chine a envoyé 16 experts indépendants pour évaluer le JF-22 dans plusieurs domaines clés, notamment le temps de test effectif, la température totale, la pression totale et le débit de la buse. Ils ont conclu que le JF-22 avait des performances de classe mondiale. Avec le tunnel JF-12, le JF-22 devient la seule installation d'essai au sol qui couvre tous les aspects des véhicules spatiaux proches.

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