中国の音速35倍の風洞はどれほど強力か？

中国の35倍超音速風洞の風速は秒速12キロメートル近くに達する。この風は、重さ34トンの大陸間ミサイルを吹き飛ばし、14分で米国西海岸に到達するほどの強さだ。風洞技術に関しては、アメリカ人は遠く及ばない。

音速の35倍とはどういう意味ですか?風速は秒速12キロメートル近くで、トイレに行くのにちょうどかかる時間である14分でアメリカに到達する可能性がある。現実世界では、風速はレベルによって区別されます。レベル10の強風の風速は毎秒24〜28メートルに過ぎず、音速の35倍の風洞と同じレベルではありません。

風洞とは何ですか？仕組み

「風洞」という言葉は文字通りには理解できません。ハイテク航空宇宙製品なので高級感があります。現在、先進的な35倍の超音速風洞を建設できる国はほとんどありません。強大な米国でさえ、このレベルにはまだ少し足りない。

風洞は、外観と構造の観点から見ると、実験室です。エリアの広さは、建築の規模に応じて異なります。外側は金属製で、出入り口があります。航空機の操縦をシミュレートするために、さまざまな位置にコントローラーとバルブが設置されています。

パイプに似た形状をした小型の風洞である密閉構造の環状風洞もあります。企業の電力実験用の装置として使われることが多く、建設コストもそれほど高くありません。

世界初の風洞はイギリス人のウェンハムによって建設されました。当時は技術がまだ発達しておらず、材料は木材が使われていました。断面は46センチメートル、全長はわずか3.05メートルでした。すべての測定データは手動で入力されました。

現在、風洞はますます大規模化しており、面積は800平方メートルを超え、大型航空機を収容するのに十分な大きさになっています。内部の機械設備は、空気の流れを制御し、周囲のガスの流れを監視し、さまざまな新しい航空機を研究するための関連する実験データを取得することができます。航空宇宙、軍事などの分野に適しています。

中国の35倍超音速風洞は始動後、風速12キロメートルに達することができる。発生する風力は34トンの大陸間ミサイルを吹き飛ばすほどであると言っても過言ではありません。

35倍の超音速風洞がそれほど強力であるならば、戦場に設置すれば衛星迎撃システムに取って代わり、ミサイルを直接撃墜できるのかと疑問に思う人もいるかもしれない。このアイデアは非常に大胆ですが、風洞ではまだこれを実現できません。

先ほど、音速の 35 倍の風洞で発生する風の力によってミサイルが吹き飛ばされる可能性があると述べたことを、皆さんに思い出していただきたいと思います。この風力はミサイル内部でのみ発生します。さらに、一部のミサイルは発射後に見えなくなり、ほとんどの時間、大気圏外を飛行することになる。衛星やレーダーに傍受される可能性も高くありません。風洞を使ってミサイルに吹き付けるのは現実的ではない。

実際、風洞は航空機をテストする場所です。内部のスペースは、各種機器やコントローラーを設置できるほど広く、大小さまざまな航空機模型を乗り入れることが可能です。

風洞内の発電機は強力な気流を発生させ、特殊なパイプを通過して風を形成し、模型の表面に吹き付け、異なる大気の騒音環境を形成します。航空機のモデルは変化し、センサーはこのデータを受信して​​管制センターに送信し、強い気流がモデルに与える影響を計算できます。その後、航空機を製造する際に、パラメータを適切に改善して安定性と安全性を高めることができます。

風洞では強い気流が発生しますが、場所や模型によって影響を受け、得られるデータも異なります。一般的な航空機の場合、通常の風洞で試験要件を満たすことができ、極超音速風洞を使用する必要はありません。

このタイプの一般的な風洞は、多くのスペースを必要とせず、メインの高出力ファンとジェットパイプを装備するだけで済みます。ほとんどの国の技術レベルではこれを達成できます。

我が国の風洞建設の発展の歴史

1963年に、私の国は最初の風洞を建設しました。当時の状況がいかに困難であったかは、私たち全員が知っています。遅れてスタートしましたが、決して小さな前進ではありませんでした。

1968年、銭学森や郭永懐などの科学者は、国内の空気力学研究を加速する必要があると提唱し、四川省に実験基地が建設されました。当時はアジア最大の風洞基地でした。

当時建設された風洞の長さは3メートル未満でした。小型ながら低速、高速、超高速の動力を完備し、航空機の風や騒音、着氷などの実験を行うことができました。

有名なJ-10「猛龍」戦闘機、ハーモニー高速鉄道、神舟シリーズ宇宙船、杭州湾大橋などの主要プロジェクトはすべてこの風洞基地でテストされました。

2010年5月、風洞試験基地は数回のアップグレードを経て、新たな科学研究建設を開始しました。大型航空機模型がここでテストされました。関連するデータは数百万あり、それらはすべて分類のためにデータベースに入力されました。大型旅客機C919の研究開発試験のほとんどはこの風洞で完了しました。

2017年、北京に世界最大の風洞JF-12が誕生しました。風速はマッハ10で、音速の10倍に相当します。北京からニューヨークまでは飛行機でたった2時間しかかかりません。強力で安定した電力を維持することは、竜巻の中でマッチを点火するようなものです。十分な風とマッチの燃焼が必要です。

わが国は2018年以来、風速35倍の新型風洞を導入し、その威力と精度が大幅に向上しました。風速は飛躍的に増加し、飛行機が米国西海岸に到達するのにかかる時間はわずか14分です。技術レベルはNASAの超音速LENS-X風洞を上回ります。

最も代表的なFL-62風洞は、8万キロワットのモーターを搭載し、重量6,620トン、内容積17,000立方メートルで、連続した横風力を発生させることができ、第6世代ステルス戦闘機の研究開発に大きな役割を果たしている。

35倍の超音速風洞と低速風洞の違い

1. 低速風洞で発生する風力は基本的に吹いている

一般的な低速風洞は学校や企業などに設置されています。風速は一般的に音速の1.2倍以下です。内部の構造は比較的シンプルです。高出力の電動ファンを使用して風力を発生させ、ラバルノズルを通して亜音速の気流を超音速の気流に変換し、基本的に音速の基準を超えます。このような通常の低速風洞の建設には、数百万ドルしかかかりません。風洞が稼働し始めると、大儲けできるなんてことはあり得ません。

高速風洞を建設するには、風速が音速の10倍以上に達する必要があります。ファンだけで発生する気流には限界があり、そこまでの風速には達しません。

2. 高速風洞には圧力タンクが装備されており、圧力によって高速の気流を発生させることができます。

風船を膨らませるとき、内部の空気が多くなるほど、内部と外部の圧力差が大きくなります。風船の口を開けると、強い空気の流れが出てきます。高速風洞は圧力差に基づいて強力な気流を発生させ、ガスは圧力タンクに貯蔵されます。

この圧力タンクは普通のものではありません。片側には高圧ガスが充填され、もう一方は真空状態になっています。両者の間には大きな圧力差があります。バルブが開くと内部の高圧ガスが瞬時に真空端へ噴出します。その作用により、気流速度は 3 ～ 5 倍に増加し、真に極超音速基準に到達します。

基本的な設備に加えて、大型の極超音速風洞には巨大なプレス機、ガスタンク、加熱システムも必要です。構造が複雑で、低速風洞よりも建設費用がはるかに高くなります。

3. 極超音速風洞、より強い風力を得るために爆発の力を利用する

20倍の極超音速気流を得るためには真空圧力タンクだけでは不十分なので、科学者たちは爆発によって発生する力を利用した。ご存知のとおり、原子爆弾の爆発によって発生するエネルギーは、TNT火薬15,000トンに相当します。爆発によって発生したエネルギーを風洞で利用すれば、強い圧力によって極超音速の気流を生み出すことができます。

現在、速度が20倍以上の極超音速風洞では、加熱システムを通じて水素と酸素を密封し、専用の容器タンクに入れ、最後に燃焼爆発させて強力な気流を得るという方法が最も一般的に使用されています。

電気アークによって発生した衝撃波を動力として利用するタイプの風洞もあります。超大型コンデンサ装置を搭載しており、起動時に60万アンペアの電流を発生させます。強い流れは高速の気流をもたらすこともできます。

最後の言葉

風洞実験は航空機を製造するための主要な設備です。航空機の設計、製造、試験などのプロセスは風洞と切り離せないものであり、その重要性はますます高まっています。科学界には、「どんな風洞を持っているかによって、どんな飛行機やロケットができるかが決まる」という格言があります。これは風洞技術の重要性を示しています。

中国の音速35倍の風洞は、先進的な科学技術を駆使し、地上で最も強力な試験施設の一つとなっている。

私はこの力強い祖国に住んでいることを誇りに思います！

出典: Cosmic Decoding