Đường hầm gió JF-22 có đường kính 4 mét và có thể tạo ra tốc độ luồng không khí lên tới 10 km mỗi giây, theo đánh giá cuối cùng được thực hiện vào ngày 30 tháng 5. Nó nằm ở quận Hoài Nhu, phía bắc Bắc Kinh (Trung Quốc).
Điều này khiến nó trở thành đường hầm gió lớn nhất và nhanh nhất trên thế giới, có khả năng mô phỏng các điều kiện bay siêu thanh lên tới Mach 30, theo Viện Cơ học Trung Quốc, đơn vị vận hành cơ sở này.
Đường hầm này sẽ "hỗ trợ nghiên cứu và phát triển hệ thống vận chuyển trong không gian và máy bay siêu thanh." Đường hầm thử nghiệm siêu thanh tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA có đường kính phần thử nghiệm gần 0,8 mét và có thể mô phỏng điều kiện bay ở tốc độ Mach 10. Ở đây, đường hầm gió có đường kính rộng hơn cho phép các nhà nghiên cứu đưa các mô hình máy bay cỡ lớn vào thử nghiệm để từ đó thu được dữ liệu chuyến bay chính xác hơn.
Đường hầm gió JF-22, được xây dựng tại Bắc Kinh, có thể mô phỏng các điều kiện bay khắc nghiệt với tốc độ nhanh gấp 30 lần âm thanh. Ảnh: SCMP
JF-22 là một thành phần quan trọng của các mục tiêu mà Trung Quốc đưa ra để hoàn thành vào năm 2035. Theo đó, nước này dự kiến sẽ triển khai một phi đội máy bay siêu thanh có thể chở hàng nghìn hành khách vào vũ trụ mỗi năm hoặc đến bất kỳ đâu trên thế giới trong vòng giờ.
Tuy nhiên, những chiếc máy bay như vậy phải có khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cực cao của tốc độ siêu thanh, đồng thời phải duy trì quỹ đạo bay ổn định và môi trường an toàn, thoải mái cho hành khách.
Các phân tử không khí xung quanh máy bay bắt đầu bị nén và đốt nóng với tốc độ gấp năm lần tốc độ âm thanh (Mach 5), gây ra hiện tượng được gọi là phân ly phân tử. Các phân tử không khí vỡ thành các nguyên tử cấu thành của chúng, sau đó các nguyên tử này có thể phản ứng với nhau để tạo ra các chất hóa học mới.
Các nhà nghiên cứu khẳng định rằng điều quan trọng đối với sự phát triển của máy bay siêu thanh là hiểu được các đặc tính vật lý phức tạp của các dòng chảy liên quan đến sự phân ly phân tử. Các nhà nghiên cứu có thể tìm hiểu cách các phương tiện siêu thanh tương tác với môi trường trong phòng thí nghiệm bằng cách nghiên cứu các hiện tượng như đường hầm gió. Từ đó, chúng ta có thể tạo ra các công nghệ mới để tăng cường hiệu suất và độ an toàn của chúng.
Thử nghiệm đường hầm gió cũng có thể giúp xác định các vấn đề tiềm ẩn hoặc lỗi thiết kế trước khi phương tiện thực sự được chế tạo và bay, giảm nguy cơ hỏng hóc hoặc tai nạn. Theo một số ước tính, việc mô phỏng các điều kiện của chuyến bay Mach 30 bên trong một đường hầm lớn đòi hỏi năng lượng tương đương với năng lượng do đập Tam Hiệp, đập điện lớn nhất thế giới hiện nay, tạo ra. Đây rõ ràng là điều không thể thực hiện được.
Đường hầm gió là các đường ống lớn có gió được thổi dọc theo đường ống và được sử dụng để kiểm tra hiệu ứng khí động học của máy bay, tên lửa, ô tô và các nhà. Những chiếc quạt lớn thường di chuyển không khí qua đường hầm gió trong khi đối tượng thử nghiệm được giữ cố định bên trong ống. Ảnh: Internet
Do đó, giáo sư Jiang Zonglin, nhà khoa học hàng đầu của dự án đường hầm gió JF-22, đã đưa ra một giải pháp sáng tạo. Jiang đề xuất một loại máy tạo sóng xung kích mới được gọi là "trình điều khiển sóng xung kích trực tiếp phản xạ" để tạo ra luồng không khí tốc độ cao cần thiết cho thử nghiệm siêu thanh.
Trong các đường hầm gió siêu thanh truyền thống, một quy trình được gọi là "giãn nở" được sử dụng để tạo ra luồng không khí, trong đó khí áp suất cao nhanh chóng được giải phóng vào buồng áp suất thấp, nơi nó tạo ra luồng siêu thanh. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế trong việc tạo ra nhiệt độ cực cao và tốc độ cực cao, cần thiết cho thử nghiệm siêu âm.
Phương pháp của giáo sư Jiang khắc phục những hạn chế này bằng cách sử dụng một loạt các vụ nổ được xác định thời gian chính xác để tạo ra một loạt sóng xung kích phản xạ và hội tụ tại một điểm duy nhất. Kết quả là năng lượng dữ dội được sử dụng để điều khiển luồng không khí trong đường hầm gió ở tốc độ cực cao. Theo nhóm nghiên cứu, sự đổi mới này đã mở đường cho nhiều tiến bộ hơn bằng cách mang lại độ chính xác và hiệu quả cao hơn cho nghiên cứu về máy bay siêu thanh.
Tất nhiên, sử dụng chất nổ để sản xuất năng lượng trong đường hầm gió có rất nhiều nhược điểm. Chúng gây hại cho cả con người và thiết bị, tạo ra tiếng ồn và ô nhiễm không khí.
Mặt khác, vì nguồn năng lượng này được tạo ra từ các vụ nổ chứ không phải từ một hệ thống cơ khí cố định, nên cường độ và thời gian của chúng có thể được điều chỉnh để tạo ra nhiều luồng không khí khác nhau nhằm thử nghiệm các loại phương tiện hoặc vật liệu khác nhau.
Tham khảo SCMP
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống