세계에서 가장 강력한 초음속 풍동

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중국 5년간의 공사 끝에 세계에서 가장 크고 가장 빠른 풍동이 베이징 교외에 개장했습니다.

JF-22 풍동은 마하 30의 초음속 속도를 시뮬레이션할 수 있습니다. 사진: SCMP — JF-22 풍동은 마하 30의 초음속 속도를 시뮬레이션할 수 있습니다. 사진: *SCMP*

5월 30일에 실시한 최종 평가에 따르면, 베이징 북부 화이로우 구에 위치한 JF-22 풍동은 직경 4m로, 초당 최대 10km의 속도로 공기 흐름을 생성할 수 있습니다. JF-22를 관리하는 기계공학 연구소에 따르면, 이로 인해 이 시설은 최대 마하 30(37,044km/h)의 초음속 비행 조건을 시뮬레이션할 수 있는 세계에서 가장 크고 빠른 풍동이 되었습니다.

연구소는 6월 2일 성명을 통해 이 터널이 "중국의 우주 수송 시스템과 초음속 항공기에 대한 연구 개발을 지원할 것"이라고 밝혔다. 비교를 위해, 미국의 NASA 랭글리 연구 센터에 있는 마하 10(12,348km/h) 터널은 핵심적인 초음속 시험 시설인데, 테스트 캐비티 직경이 거의 0.8m입니다. 시험실이 더 넓어지면서 연구자들은 대형 항공기 모델이나 전체 무기를 풍동에 넣어 더욱 정확한 비행 데이터를 수집할 수 있게 되었습니다. 대륙간 탄도 미사일의 대부분은 직경이 4m 미만입니다.

JF-22는 중국 정부가 정하고 2035년까지 달성하고자 하는 목표에 묶여 있습니다. 즉, 매년 수천 명의 승객을 우주로 실어나르거나 1시간 이내에 지구상 어느 곳이든 실어나를 수 있는 초음속 항공기 함대를 배치하는 것입니다. 그러나 이러한 항공기는 초음속 비행의 극한 온도와 압력을 견뎌내야 하고, 안정적인 비행 경로를 유지해야 하며, 승객에게 안전하고 편안한 환경을 제공해야 합니다.

음속의 5배 속도에서는 비행기 주변의 공기 분자가 압축되고 가열되기 시작하면서 분자 분리가 일어납니다. 가스 분자는 구성 원자로 분해되고, 구성 원자는 서로 반응하여 새로운 화학 물질을 형성할 수 있습니다. 분자 분리와 관련된 가스 흐름의 복잡한 물리학을 이해하는 것은 초음속 항공기 개발에 있어서 핵심적인 역할을 합니다.

풍동과 같은 실험 환경에서 이러한 현상을 연구함으로써 과학자들은 초음속 차량이 주변 환경과 어떻게 상호 작용하는지 탐구하고 성능과 안전성을 개선하는 새로운 기술을 개발할 수 있습니다. 풍동 테스트는 차량을 제작하고 테스트하기 전에 잠재적인 문제나 설계 결함을 파악하여 고장이나 사고 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.

일부 추정에 따르면, 대형 풍동 내에서 마하 30의 비행 조건을 시뮬레이션하려면 싼샤댐과 같은 양의 전력이 필요한데, 이는 현실적으로 불가능합니다. 그래서 JF-22 프로젝트의 수석 과학자인 장종린 교수가 한 가지 아이디어를 내놓았습니다.

초음속 테스트에 필요한 고속 가스 흐름을 생성하기 위해 장은 "직접 반사 충격파 엔진"이라고 불리는 새로운 유형의 충격파 발생기를 제안했습니다. 기존의 풍동에서는 팽창 과정을 통해 고압 가스가 저압 챔버로 빠르게 방출되어 초음속 흐름이 생성되면서 흐름이 생성됩니다. 그러나 이 방법은 초음속 테스트에 필요한 매우 높은 속도와 온도를 생성하는 데 있어 몇 가지 한계가 있습니다.

장의 반사 충격파 엔진은 정확한 타이밍에 맞춰 일련의 폭발을 일으켜 서로 반사되어 단일 지점에서 수렴하는 일련의 충격파를 생성함으로써 이런 한계를 극복합니다. 극도로 높은 에너지의 폭발이 발생하여 초고속으로 풍동을 통해 공기를 추진하는 데 사용됩니다.

이 이니셔티브는 초음속 비행 연구를 보다 정확하고 효율적으로 만들어 많은 성과를 낼 수 있는 길을 열어줍니다. 풍동에서 폭발물을 사용하여 에너지를 생성하는 데는 사람과 장비 모두에 위험하고, 소음이 발생하며, 대기 오염이 발생하는 등 많은 단점이 있습니다. 그러나 에너지원은 고정된 기계 시스템이 아닌 폭발로부터 생성되므로 폭발의 강도와 지속 시간을 조절하여 다양한 유형의 매체나 재료를 테스트하기 위한 다양한 가스 흐름을 생성할 수 있습니다.

중국 국가자연과학원에서는 16명의 독립적인 전문가를 파견하여 효과적인 시험 시간, 총 온도, 총 압력, 노즐 흐름을 포함한 몇 가지 핵심 분야에서 JF-22를 평가했습니다. 그들은 JF-22가 세계적 수준의 성능을 가지고 있다는 결론을 내렸다. JF-12 터널과 함께, JF-22는 근우주 차량의 모든 측면을 포괄하는 유일한 지상 기반 테스트 시설이 됩니다.

안캉 ( SCMP 에 따르면)

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