International führend! Der Ultrahochgeschwindigkeits-Windkanal JF-22, eine schwere nationale Waffe, hat die Abnahme bestanden. Schauen wir uns die Interpretation der Experten an!

Vor nicht allzu langer Zeit

Bau in der Wissenschaftsstadt Peking Huairou

JF-22 Super-Hochgeschwindigkeits-Windkanal hat die Abnahme bestanden

Große Besorgnis erregt

Die Leistungsindikatoren dieser nationalen Schwermaschinen

Welches Niveau hat es international erreicht?

Welche Experimente wird es durchführen?

Das entspricht etwa der 30-fachen Schallgeschwindigkeit! Journalisten besuchen den JF-22-Windkanal

Als der Reporter das Nationale Schlüssellabor für Hochtemperatur-Aerodynamik für die Raumfahrt in der Pekinger Huairou Science City betrat, sah er den Hyperschall-Stoßwellen-Windkanal JF-22, der gerade die Abnahme bestanden hatte. Es ist 167 Meter lang und seine Leistungsindikatoren sind international führend. Es leistet einen starken Beitrag zur Entwicklung von Rundreisesystemen und Hyperschallflugzeugen für die Luft- und Raumfahrt.

Als Wiege für die Entwicklung einer neuen Flugzeuggeneration kann der Hyperschall-Windkanal JF-22 Flugbedingungen in Höhen von 40 bis 90 Kilometern und einer Höchstgeschwindigkeit von 10 Kilometern pro Sekunde reproduzieren, was etwa der 30-fachen Schallgeschwindigkeit entspricht.

Laut Jiang Zonglin, einem Forscher am Institut für Mechanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Verantwortlichen des Huairou-Stoßwellen-Windkanalprojekts:

1. Das vom JF-22 erzeugte Strömungsfeld hat einen Durchmesser von etwa 2,5 Metern. Im Allgemeinen hat der größte im Ausland einen Durchmesser von 1,5 Metern und kann größere Flugzeuge aufnehmen.

2. Bei einer Machzahl von 10 kann der JF-22 40 Millisekunden erreichen, was um ein Vielfaches höher ist als das fortgeschrittene Niveau ähnlicher in- und ausländischer Gegenstücke, und auch die Genauigkeit der Versuchsergebnisse ist höher;

3. JF-22 hat eine hohe Gesamttemperatur, einen hohen Gesamtdruck und eine hohe Leistung. Derzeit kann sich kein anderer Windkanal weltweit damit messen.

Wie funktioniert ein Windkanal? Was sind die Merkmale eines Stoßtunnels?

Der Hypergeschwindigkeits-Windkanal JF-22 wird auch als detonationsgetriebener Hypergeschwindigkeits-Hochenthalpie-Stoßwindkanal bezeichnet. Der Name klingt sehr hochwertig. Wie funktioniert ein Windkanal als Wiege des Flugzeugs? Was sind die Merkmale eines Stoßwellen-Windkanals? Welche Experimente werden durchgeführt? Hören wir uns die Interpretation der Experten an ↓↓↓

Mit dem Ziel, die Technologie für den Hin- und Rückflug zwischen Erde und Himmel zu entwickeln, führte das wissenschaftliche Forschungsteam zunächst Forschungen durch

Das Forschungs- und Entwicklungsziel des Hyperschall-Windkanals JF-22 besteht hauptsächlich darin, die experimentellen Forschungsprobleme der Hyperschall-Flugtechnologie zu lösen. Nach der Projektannahme führte das wissenschaftliche Forschungsteam zunächst Untersuchungen zur Technologie für Hin- und Rückflüge von der Erde in den Himmel durch. Han Guilai, Forscher am Institut für Mechanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Standortleiter des Stoßwellen-Windkanals in Huairou, erklärt: „Wir untersuchen derzeit ein zwei- oder mehrstufiges Orbitalfahrzeug. Die Rakete startet und landet vertikal. In Zukunft werden wir das Fahrzeug horizontal starten und landen lassen, dann auf eine Höhe von beispielsweise 30 bis 40 Kilometern fliegen, dann die zweite Stufe ausklinken und dann nach oben fliegen. Dabei handelt es sich um einen Staffelmodus, den sogenannten zwei- oder mehrstufigen Orbitaleintritt. Daher bereiten wir uns derzeit auch auf ein entsprechendes Trennungsexperiment vor, bei dem wir hauptsächlich den Trennungsprozess der Unter- und Oberstufe untersuchen.“

Jiang Zonglin führte außerdem aus: „Im Hinblick auf die Windkanalforschung haben wir das Konzept der Hyperschalltrennung gelöst. Aus experimenteller Sicht haben wir dieses Problem erfolgreich und sicher gelöst. Darüber hinaus müssen wir auch die Trennung bei unterschiedlichen Fluggeschwindigkeiten durchführen. Mit diesen Daten wird es sehr einfach sein, Flugzeuge zu konstruieren und Flugexperimente durchzuführen.“

JF-12 und JF-22 decken alle experimentellen Fähigkeiten des „Flugkorridors“ ab

Der 2012 erfolgreich entwickelte Nachbau des Windkanals JF-12 mit einer Gesamtlänge von 265 Metern war zu dieser Zeit der weltweit größte und modernste Stoßwellen-Windkanal. Auch der Super-Hochgeschwindigkeits-Windkanal JF-22 wurde vor Kurzem abgenommen und offiziell in Betrieb genommen.

Der JF-12-Reproduktionswindkanal und der JF-22-Hyperschall-Windkanal sind die größten und modernsten Stoßwellen-Windkanäle auf ihren jeweiligen Gebieten. Damit ist mein Land das einzige Land im Bereich Hyperschall, das über die experimentelle Fähigkeit verfügt, den gesamten „Flugkorridor“ abzudecken.

Der Nachbau-Windkanal JF-12 und der Super-Hochgeschwindigkeits-Windkanal JF-22 können Versuchsbedingungen von 1,5 bis 3 Kilometern pro Sekunde bzw. 3 bis 10 Kilometern pro Sekunde erreichen und bilden zusammen eine aerodynamische Versuchsplattform, die Machzahlen von 5 bis 25 und Flughöhen von 25 bis 90 Kilometern abdeckt.

Jiang Zonglin stellte vor, dass Windkanäle zur Durchführung von Tests von Hyperschalltriebwerken genutzt werden können. Unser Labor hat einen neuen Triebwerkstyp entwickelt, den sogenannten stationären Schrägdetonationsmotor. Mit dem JF-12 haben wir bereits Mach 7 bis Mach 9 erreicht. Wie es scheint, verfügt das neue Triebwerk über einen um 50 Prozent höheren thermischen Wirkungsgrad als herkömmliche Triebwerke und eine stabile Verbrennung. Der JF-22 wird von Mach 9 auf Mach 16 beschleunigen. Die Fertigstellung eines solchen Triebwerks wird meiner Meinung nach den nächsten Schritt unseres Landes in der Luft- und Raumfahrttechnologie deutlich vorantreiben.

Darüber hinaus wird das wissenschaftliche Forschungsteam die experimentelle Plattform des Stoßwellen-Windkanals auch nutzen, um Forschungen an Gleitfahrzeugen, Erd-Weltraum-Rundflugfahrzeugen, mehrstufigen Orbitalfahrzeugen usw. durchzuführen, um den großen Bedarf und die Schlüsseltechnologieforschung im Bereich der Hyperschallwissenschaft und -technologie des Landes zu unterstützen und zu bedienen.

China hat mit der Bildung eines Forschungsteams einen anderen Ansatz gewählt. Bereits im August 2021 stellte der Militärkanal von CCTV auch den damals im Bau befindlichen Windkanal des JF-22 vor. In den 1950er und 1960er Jahren gründete das Institut für Mechanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unter der strategischen Führung von Qian Xuesen und Guo Yonghuai das erste wissenschaftliche Forschungsteam meines Landes für Hyperschall-Stoßwellen-Windkanäle. Das Team verabschiedete sich von der damals international anerkannten Technologie und fand durch jahrzehntelange technische Forschung einen neuen Weg, um theoretische Innovationen im explosionsgetriebenen Antrieb zu erreichen.

In den späten 1990er Jahren begann das Team unter der Leitung von Jiang Zonglin (Projektleiter des Stoßwellen-Windkanals) mit der Forschung an einem groß angelegten, detonationsbetriebenen Stoßwellen-Windkanal.

Im Jahr 2012 wurde der Windkanal JF-12 erfolgreich entwickelt. Nun hat der Windkanal des JF-22 die Abnahme bestanden und den Betrieb aufgenommen.

Was ist ein Windkanal?

Auf der offiziellen Website der NASA finden Sie eine bodenständige Definition eines Windkanals: Ein Windkanal ist eine große Röhre, durch die Luft strömt. Einfach ausgedrückt ist ein Windkanal ein röhrenförmiges Testgerät, das künstlich einen Luftstrom erzeugt und steuert, um die Gasströmung um Flugzeuge oder Objekte sowie verschiedene komplexe Flugbedingungen in der Luft zu simulieren. Außerdem kann damit die Auswirkung von Luftströmungen auf Objekte gemessen und physikalische Phänomene beobachtet werden. Er ist das am häufigsten verwendete und effektivste Werkzeug zur Durchführung aerodynamischer Tests und der „grüne Kanal“ für die Forschung, Entwicklung, Formgebung und Produktion moderner Flugzeuge, Flugkörper, Raketen usw. Der Windkanal kann auch als künstlich geschaffener „Himmel“ auf der Erde betrachtet werden. Windkanäle werden häufig zum Testen von Flugzeugen, Autos, Raumfahrzeugen und praktisch allen technischen Anwendungen verwendet, bei denen es um die Bewegung der sie umgebenden Luft geht, sogar von Golfbällen.

▲Vereinfachtes Diagramm des Windkanalprinzips

Der Windkanal besteht im Wesentlichen aus dem Tunnelkörper, dem Antriebssystem sowie der Mess- und Regelanlage. Die Form der einzelnen Komponenten variiert je nach Windkanaltyp. Der experimentelle Teil dient hauptsächlich der Messung und Beobachtung des Modells. Dem Versuchsabschnitt sind ein Stabilisierungsabschnitt und eine Düse vorgeschaltet. Die Funktion des Stabilisierungsabschnitts besteht darin, die Geradlinigkeit des Luftstroms zu verbessern und die Turbulenzen des Luftstroms zu verringern, während die Funktion der Düse darin besteht, den Luftstrom auf die erforderliche Geschwindigkeit zu beschleunigen. Im Allgemeinen befindet sich hinter dem Versuchsabschnitt ein Diffusor, um die Strömungsgeschwindigkeit und den Restgeschwindigkeitsverlust zu verringern, und ein Abluftabschnitt, um den Luftstrom außerhalb des Windkanals oder des Rückflussabschnitts zum Eingang des Windkanals zu leiten.

▲Grundstruktur des Windkanals

(Quelle: China Central Radio and Television, CCTV Military, CCTV-13 „Common Concern“, Stimme der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Zhengzhidao, Science Popularization)