Đường hầm gió siêu thanh mạnh mẽ nhất thế giới đã đi vào hoạt động, có khả năng tạo ra cơn gió nhanh gấp 30 lần tốc độ âm thanh

Sau 5 năm xây dựng, đường hầm gió mạnh mẽ nhất thế giới hiện nay sẽ sớm đi vào hoạt động.

Tọa lạc tại quận Hoài Nhu, phía bắc thành phố Bắc Kinh (Trung Quốc), 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 thực hiện vào ngày 30 tháng 5.

Điều đó 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'. So với đường hầm thử nghiệm siêu thanh tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA, đường hầm gió JF-22 có đường kính rộng hơn, cho phép thử nghiệm các mô hình máy bay cỡ lớn và thu thập dữ liệu chuyến bay chính xác hơn.

JF-22 là một phần không thể thiếu trong các mục tiêu mà Trung Quốc đặt ra để đạt được vào năm 2035. Nước này hy vọng 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 một giờ.

Tuy nhiên, máy bay như vậy phải chịu được nhiệt độ và áp suất cực cao của tốc độ siêu thanh, đồng thời duy trì quỹ đạo bay ổn định và môi trường an toàn, thoải mái cho hành khách.

Ở tốc độ gấp năm lần tốc độ âm thanh (Mach 5), các phân tử không khí xung quanh máy bay bắt đầu bị nén và đốt nóng, dẫn đến hiện tượng phân ly phân tử. Các phân tử không khí vỡ ra thành các nguyên tử, sau đó có thể phản ứng với nhau tạo ra 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 phân ly phân tử là rất quan trọng cho sự phát triển của máy bay siêu thanh. Bằng cách nghiên cứu hiện tượng trong môi trường phòng thí nghiệm như đường hầm gió, các nhà nghiên cứu có thể tìm hiểu cách các phương tiện siêu thanh tương tác với môi trường xung quanh và phát triển công nghệ mới để cải thiện hiệu suất và độ an toàn.

Thử nghiệm đường hầm gió cũng 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.

Do đó, giáo sư Jiang Zonglin, một nhà khoa học hàng đầu trong dự án đường hầm gió JF-22, đã đưa ra một giải pháp sáng tạo. Để tạo ra luồng không khí tốc độ cao cần thiết cho thử nghiệm siêu thanh, Jiang đã đề xuất một loại máy tạo sóng xung kích mới được gọi là 'trình điều khiển sóng xung kích trực tiếp phản xạ'.

Trong các đường hầm gió siêu thanh truyền thống, luồng không khí được tạo ra bằng phương pháp 'giãn nở', trong đó khí áp suất cao nhanh chóng được giải phóng vào buồng áp suất thấp, tạo ra luồng siêu thanh. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm trong việc tạo ra tốc độ và nhiệt độ cực cao, cần thiết cho thử nghiệm siêu âm.

Phương pháp của giáo sư Jiang vượt qua những hạn chế này bằng cách sử dụng một loạt các vụ nổ được định thời gian chính xác để tạo ra một loạt sóng xung kích phản xạ lẫn nhau và hội tụ tại một điểm duy nhất. Kết quả là sự bùng nổ năng lượng dữ dội được sử dụng để điều khiển luồng không khí trong đường hầm gió ở tốc độ cực cao.

Tuy nhiên, việc sử dụng chất nổ trong đường hầm gió có rất nhiều rủi ro - chúng nguy hiểm cho con người và thiết bị, đồng thời gây ra tiếng ồn và ô nhiễm không khí.

Mặt khác, nguồn năng lượng này được tạo ra từ các vụ nổ, 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 để thử nghiệm các loại phương tiện hoặc vật liệu khác nhau.

Tham khảo SCMP