Самая мощная в мире сверхзвуковая аэродинамическая труба

Китай После пяти лет строительства в пригороде Пекина открылась самая большая и самая быстрая в мире аэродинамическая труба.

Аэродинамическая труба JF-22 может имитировать гиперзвуковые скорости в 30 Махов. Фото: SCMP — Аэродинамическая труба JF-22 может имитировать гиперзвуковые скорости в 30 Махов. Фото: *SCMP*

Расположенная в районе Хуайжоу на севере Пекина, аэродинамическая труба JF-22 имеет диаметр 4 метра и может генерировать воздушные потоки со скоростью до 10 километров в секунду, согласно окончательной оценке, проведенной 30 мая. Это делает установку крупнейшей и самой быстрой аэродинамической трубой в мире, способной моделировать условия гиперзвукового полета со скоростью до 30 Маха (37 044 км/ч), по данным Института машиностроения, который управляет JF-22.

Институт заявил в своем заявлении от 2 июня, что туннель «поддержит исследования и разработки Китая в области космических транспортных систем и гиперзвуковых самолетов». Для сравнения, туннель для испытаний на скорости 10 Махов (12 348 км/ч) в исследовательском центре НАСА в Лэнгли в США, ключевом гиперзвуковом испытательном центре, имеет диаметр испытательной полости около 0,8 м. Более просторная испытательная камера позволяет исследователям помещать в аэродинамическую трубу крупные модели самолетов или даже целые образцы оружия для сбора более точных данных о полете. Большинство межконтинентальных баллистических ракет имеют диаметр менее 4 м.

JF-22 связан с целью, поставленной китайским правительством и намеченной к достижению к 2035 году. А именно, развернуть флот гиперзвуковых самолетов, которые смогут доставлять тысячи пассажиров в космос каждый год или в любую точку планеты в течение часа. Однако такие самолеты должны выдерживать экстремальные температуры и давления сверхзвукового полета, сохранять стабильную траекторию полета и обеспечивать безопасные и комфортные условия для пассажиров.

На скоростях, в пять раз превышающих скорость звука, молекулы воздуха вокруг самолета начинают сжиматься и нагреваться, что приводит к молекулярной диссоциации. Молекулы газа распадаются на составляющие их атомы, которые могут реагировать друг с другом, образуя новые химические вещества. Понимание сложной физики течения газа, связанной с разделением молекул, играет ключевую роль в разработке сверхзвуковых самолетов.

Изучая это явление в экспериментальных условиях, таких как аэродинамические трубы, ученые могут исследовать, как гиперзвуковые летательные аппараты взаимодействуют с окружающей средой, и разрабатывать новые технологии для повышения производительности и безопасности. Испытания в аэродинамической трубе могут помочь выявить потенциальные проблемы или недостатки конструкции до того, как транспортное средство будет построено и испытано, что снижает риск поломки или аварии.

По некоторым оценкам, для моделирования условий полета со скоростью 30 Махов в большой аэродинамической трубе потребуется столько же энергии, сколько и на плотине «Три ущелья», что на практике невозможно. Поэтому у профессора Цзян Цзунлиня, главного научного руководителя проекта JF-22, возникла идея.

Для создания высокоскоростного потока газа, необходимого для гиперзвуковых испытаний, Цзян предложил новый тип генератора ударных волн, названный «двигателем ударных волн прямого отражения». В обычной аэродинамической трубе поток создается в результате процесса расширения, при котором газ высокого давления быстро выбрасывается в камеру низкого давления, создавая сверхзвуковой поток. Однако этот метод имеет некоторые ограничения, когда речь идет о создании чрезвычайно высоких скоростей и температур для гиперзвуковых испытаний.

Двигатель отраженной ударной волны Цзяна преодолевает это ограничение, используя точно рассчитанную по времени серию взрывов для генерации серии ударных волн, которые отражаются друг от друга и сходятся в одной точке. Получающийся в результате выброс чрезвычайно высокой энергии используется для перемещения воздуха через аэродинамическую трубу на сверхвысоких скоростях.

Эта инициатива открывает путь ко многим достижениям, делая исследования гиперзвуковых полетов более точными и эффективными. Использование взрывчатых веществ для получения энергии в аэродинамических трубах имеет много недостатков, таких как опасность для людей и оборудования, возникновение шума и загрязнение воздуха. Однако, поскольку источником энергии являются взрывы, а не фиксированная механическая система, интенсивность и продолжительность взрыва можно регулировать, чтобы создавать различные потоки газа для испытания различных типов сред или материалов.

Национальная ассоциация естественных наук Китая направила 16 независимых экспертов для оценки JF-22 по нескольким ключевым параметрам, включая эффективное время испытания, общую температуру, общее давление и расход сопла. Они пришли к выводу, что JF-22 обладает летно-техническими характеристиками мирового класса. Вместе с туннелем JF-12 JF-22 становится единственным наземным испытательным полигоном, охватывающим все аспекты околокосмических аппаратов.

Ан Кханг (по данным SCMP )

Ссылка на источник