Китайская академия наук (CAS) объявила, что самая быстрая в мире гиперзвуковая аэродинамическая труба запущена и работает, детонационная ударная труба, которая позволит проводить аэродинамические испытания самолетов, космических кораблей и ракет на скоростях до 30 Маха.
Идея аэродинамической трубы достаточно проста: если вы хотите узнать, как форма будет вести себя при заданной скорости воздуха, вы строите форму, затем держите ее неподвижно в испытательной камере и наблюдаете, как воздух проносится мимо него с нужной скоростью.
Если все, что вы тестируете, это автомобиль, вы можете просто использовать большие вентиляторы и, возможно, петлевую камеру, которая поддерживает циркуляцию воздуха для снижения потребляемой мощности. Если вы хотите разогнать воздух до скорости звука, вы можете начать душить поток, уменьшив диаметр своего туннеля, но, как объясняет Скотт Мэнли в своем очаровательном шотландском акценте, это не ускорит вас, поскольку воздух просто сжимается и становится более плотным.
Чтобы достичь сверхзвуковых скоростей, вам на самом деле нужно снова расширить туннель после точки дросселирования, чтобы повторное расширение сжатого воздуха приводило к еще более быстрому потоку, как в выхлопном сопле ракеты. В самом деле, еще в 1960-х годах зарождающееся НАСА сделало именно это в своем исследовательском центре в Лэнгли, эффективно построив ракету мощностью в миллион лошадиных сил, сжигающую метан под высоким давлением, и разместив испытательные образцы, такие как теплозащитные плитки от космического корабля, в сопло на скорости до 7 Маха, позволяя сгоревшим или отколовшимся битам просто вылететь обратно в болото за туннелем.
Вентиляторы бесполезны для создания этих гиперзвуковых скоростей; вам нужно давление, чтобы управлять гиперзвуковыми воздушными потоками. Действительно, вы можете удерживать в одной камере большой объем высокотемпературного воздуха под сверхвысоким давлением, после этого поставить сужающийся/расходящийся испытательный туннель и большую вакуумную камеру на другом конце и достичь высоких чисел Маха за чрезвычайно короткие импульсы.
Для более длительных экспериментов вы можете присмотреться к чему-то вроде туннеля с дуговым двигателем, подобному тому, что в Техасском университете в Арлингтоне, который может выталкивать горячий газ до 200 секунд на гиперзвуковых скоростях.
Если вы считаете, что можете удерживать объект в фокусе с помощью своих камер и инструментов, вы можете запустить объект через окружающий воздух на гиперзвуковой скорости в баллистическом диапазоне для гораздо более точной имитации условий окружающего воздуха. Однако стрелять лучше прямо, без колебаний – а это непростая задача. Другим вариантом может быть партнерство с такой компанией, как Varda, которая прикрепит ваш тестовый образец и оборудование к одному из своих спутников-«космических заводов», которые сходят с орбиты и входят в атмосферу со скоростью около 25 Маха.
Институт Группа механиков аэродинамической трубы JF-22 Китайской академии наук
Но туннель JF-22 в Китае, завершенный в 2021 году и теперь проверенный 16 «независимыми экспертами» из Национального фонда естественных наук Китая (NNSF), идет значительно дальше, заявляя о лучшей в мире скорости 30 Маха, или воздушной скорости 6,4 мили в секунду. второй (10,3 км/сек) через огромную экспериментальную камеру диаметром около 13 футов (4 м).
Расположенная в северной части Пекина, это последняя из аэродинамических труб серии JF, построенных в Институте механики CAS еще в 1950-х годах, когда, согласно интервью, переведенным Hidden China, ранние попытки использования воздушных потоков, работающих на водороде, время от времени приводили к сорвать крышу со здания.
Но именно такая детонация, а не относительно спокойный и контролируемый процесс горения, в конечном итоге привела к гиперзвуковым скоростям испытательной камеры. По данным газеты South China Morning Post, аэродинамическая труба мощностью 30 Махов требует примерно столько же энергии, сколько производит вся гидроэлектростанция «Три ущелья». Детонация высвобождает огромное количество энергии, если вы можете держать ее под контролем.
Таким образом, JF-22 использует «серию точно рассчитанных по времени взрывов для создания серии ударных волн, которые отражаются друг от друга и сходятся в одной точке». Ведущий ученый проекта JF-22, профессор Цзян Цзунлинь, назвал это «отражающим прямым драйвером ударной волны».
Экспертная группа NSSF «проверила, что проектная группа выполнила содержание проекта и цели исследования в соответствии с графиком и всесторонне, единогласно согласилась пройти приемку и оценила комплексные показатели эффективности аэродинамической трубы с точки зрения эффективности испытаний. время, общая температура, полное давление и размер поля потока сопла».
В то время как многие ранние гиперзвуковые аэродинамические трубы были в основном ориентированы на космические корабли, сейчас гораздо больше внимания уделяется гиперзвуковым ракетам. Чрезвычайно сложные для перехвата, некоторые гиперзвуковые ракеты также могут оставаться намного ближе к Земле, чем обычные межконтинентальные баллистические ракеты, эффективно скрываясь за горизонтом и появляясь на радарах у цели только тогда, когда они находятся в опасной близости и движутся с безумной скоростью.
DF-17 баллистическая ракета предназначена для перевозки и запуска гиперзвукового планирующего летательного аппарата DF-ZF 颐园居/Wikimedia Commons
Предыдущая гиперзвуковая аэродинамическая труба CAS, JF-12, все еще работает на той же площадке, что и новый JF-22, и способна развивать скорость от 5 до 9 Маха. Институт аэрокосмических исследований: «Считается, что аэродинамическая труба JF12 сыграла решающую роль в разработке китайского гиперзвукового планирующего летательного аппарата DF-ZF». Считается, что высокоманевренный, способный нести ядерное оружие DF-ZF, запускаемый баллистической ракетой DF-17, работает в зоне 5-10 Маха и впервые прошел испытания в 2014 году, через два года после того, как аэродинамическая труба JF-12 была запущена. загорелся первым.
Таким образом, новый туннель JF-22 с его короткими вспышками со скоростью 30 Махов и большой испытательной камерой определенно имеет отношение к интересам национальной безопасности Запада, даже если в том же отчете отмечается, что менее — известный объект в Мяньяне, где также находится основной китайский центр исследований и разработок и производства ядерного оружия, содержит крупнейшую в мире аэродинамическую трубу с туннелями, способными имитировать скорость воздуха до 24 Маха. «Некоторые иностранные аналитики считают этот объект вероятное место проведения испытаний гиперзвуковой аэродинамической трубы китайского ГПВРД», — говорится в отчете.
Интересные времена!
