Гиперзвуковая аэродинамическая труба JF-22, эксплуатируемая Институтом механики Китайской академии наук, представляет собой одно из самых передовых в мире наземных испытательных сооружений для гиперзвуковых полетов. Расположенное в Научном городе Хуайжоу в Пекине, это сооружение длиной 167 метров способно воссоздавать условия полета на высотах 40–90 км со скоростью до 10 км/с и полной температурой газа, приближающейся к 20 000 Кельвинов. Труба предоставляет критически важные экспериментальные данные для разработки гиперзвуковых самолетов, способных совершать глобальные перелеты за 1–2 часа, и космопланов для орбитальных миссий с горизонтальным взлетом и посадкой.
Фундаментальная проблема гиперзвуковых испытаний заключается в том, что воздух при таких экстремальных скоростях ведет себя принципиально иначе, чем при более низких скоростях. При гиперзвуковых скоростях температура воздуха поднимается до тысяч градусов, вызывая молекулярные колебания, диссоциацию и ионизацию, превращающие воздух в сложную реактивную среду. Классические аэродинамические теории и вычислительные симуляции не могут точно предсказать реальное поведение аппаратов в этих условиях, что делает наземные экспериментальные испытания незаменимыми для разработки летательных аппаратов.
JF-22 использует метод прямого детонационного привода — уникальную китайскую инновацию, отличающуюся от механических методов сжатия, применяемых в других странах. Детонационный привод, впервые предложенный академиком Юй Хунжу в 1960-х годах и разработанный за 20 лет до работоспособной системы, использует химическую энергию водородно-кислородной детонации, а не механическую энергию для сжатия газа. Метод прямого детонационного привода захватывает энергию головной части детонационной волны, которая составляет 90% от общей энергии детонации, по сравнению с 10%, захватываемыми при обратной детонации, используемой в более ранней аэродинамической трубе JF-12. Ключевой инновацией стало использование расширительных камер для преобразования треугольной, непригодной для использования головной части детонационной волны в стабильный источник движения за счет отражения и дифракции сильной ударной волны.
Сооружение достигает нескольких мировых технических показателей. Эффективное время испытаний от 1 до 40 миллисекунд является самым продолжительным в области ударных труб, превосходя аналогичные зарубежные установки. Максимальная полная температура почти 20 000 К достаточна для полной активации химических реакций воздуха. Крупный масштаб тестовых моделей от 2 до 8 метров позволяет проводить испытания почти в натуральную величину, что критически важно для регистрации зависящих от масштаба высокотемпературных эффектов, которые упускают более мелкие модели.
Научные проблемы выходят за рамки скорости. Команда установки разработала метод измерения аэродинамических сил с раздельной подвеской для извлечения данных о силах в течение миллисекундного окна испытаний, пока модель еще вибрирует от внезапного воздействия воздушного потока. Микро-наноструктурный датчик теплового потока повышает чувствительность с 60 до 610 микровольт на Кельвин. Эти инновации позволяют исследователям выявлять неожиданные явления в газодинамике при высоких температурах.
JF-22 и более ранняя JF-12 образуют единственную в мире полную наземную испытательную платформу, охватывающую весь гиперзвуковой полетный коридор. Это представляет собой четыре поколения исследователей Китайской академии наук — от Цянь Сюэсэня и Го Юнхуая в 1950-х годах до нынешней команды из 30 человек. Китай вышел на передовые позиции в мировых исследованиях ударных труб, и его уровень теперь представляет собой международный уровень.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Pandaily
