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*

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

В заявлении института от 2 июня говорится, что туннель «поддержит исследования и разработки Китая в области космических транспортных систем и гиперзвуковых самолетов». Для сравнения, в туннеле для испытаний на скорости 10 Махов (12 348 км/ч) в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли в США, ключевом гиперзвуковом испытательном центре, диаметр испытательной полости составляет почти 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 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 в реальности 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 Цзяна, работающий на отраженной ударной волне, 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