Đường hầm gió siêu thanh mạnh nhất thế giới có thể tạo cơn gió nhanh gấp 30 lần tốc độ âm thanh

Đường hầm gió JF-22 ở quận Hoài Nhu, phía bắc Bắc Kinh (Trung Quốc) chuẩn bị đi vào hoạt động sau 5 năm xây dựng. JF-22 có đường kính 4 mét, có thể tạo ra tốc độ luồng không khí lên tới 10 km mỗi giây. Đây chính là đường hầm gió lớn nhất và nhanh nhất trên thế giới. Theo Viện Cơ học Trung Quốc, đơn vị vận hành cơ sở này, JF-22 có khả năng mô phỏng các điều kiện bay siêu thanh lên tới Mach 30.

Đường hầm này sẽ được sử dụng để hỗ trợ nghiên cứu và phát triển hệ thống vận chuyển trong không gian và máy bay siêu thanh.

JF-22 có đường kính 4 mét, rộng hơn rất nhiều so với đường kính của đường hầm thử nghiệm siêu thanh tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA với gần 0,8 mét và hả năng mô phỏng điều kiện bay ở tốc độ Mach 10.

Đường hầm gió có đường kính rộng hơn cho phép các nhà nghiên cứu có thể thử nghiệm với những mô hình máy bay cỡ lớn, từ đó thu được dữ liệu chuyến bay chính xác hơn.

JF-22 là một phần không thể thiếu trong mục tiêu triển khai một phi đội máy bay siêu thanh có thể chở hàng nghìn hành khách đến bất kỳ đâu trên thế giới trong vòng một giờ hoặc vào vũ trụ vào năm 2035 của Trung Quốc.

Tuy nhiên, việc chế tạo được những chiếc máy bay có khả năng chịu tốc độ siêu thanh, nhưng vẫn phải duy trì quỹ đạo bay ổn định và môi trường an toàn, thoải mái cho hành khách cũng là một vấn đề khó khăn.

Khi máy bay bay ở tốc độ gấp năm lần tốc độ âm thanh (Mach 5) một hiện tượng được gọi là phân ly phân tử do các phân tử không khí xung quanh máy bay bắt đầu bị nén và đốt nóng. Khi đó, các phân tử không khí vỡ ra thành các nguyên tử và chúng có thể phản ứng với nhau để tạo thành các chất hóa học mới.

Theo các nhà nghiên cứu, việc hiểu được tính chất vật lý phức tạp của các dòng chảy liên quan đến sự phân ly phân tử có thể giúp họ tìm hiểu cách các phương tiện siêu thanh tương tác với môi trường xung quanh để phát triển các công nghệ mới nhằm cải thiện hiệu suất và độ an toàn của máy bay siêu thanh.

Thử nghiệm đường hầm gió cũng có thể giúp xác định các vấn đề tiềm ẩn hoặc lỗi thiết kế trước khi chế tạo phương tiện.

Giáo sư Jiang Zonglin, nhà khoa học hàng đầu của dự án đường hầm gió JF-22, đã đề xuất sử dụng 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, luồng siêu thanh được tạo ra bởi một quá trình gọi là "giãn nở", khí áp suất cao nhanh chóng được giải phóng vào buồng áp suất thấp. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế trong việc tạo ra tốc độ và nhiệt độ cực cao, vốn cần thiết cho thử nghiệm siêu âm.