จีนประสบความสำเร็จในการทดสอบเครื่องบินเจ็ทที่มีความเร็วเหนือเสียง ซึ่งสามารถลดเวลาในการเดินทางได้เกือบหนึ่งในเจ็ด
สาธารณรัฐประชาชนจีน ได้ออกแบบและทดสอบเครื่องบินที่บินเร็วเป็นพิเศษซึ่งสามารถทำได้ เกี่ยวกับความเร็ว ความเร็วในช่วง 5 มัคถึง 7 มัค ซึ่งประมาณ 3,800 ถึง 5,370 ไมล์ต่อชั่วโมง ความเร็วเหนือเสียงคือความเร็วเหนือเสียง 'ซุปเปอร์' (ซึ่งมีตั้งแต่ 1 มัคขึ้นไป) นักวิจัย จาก Chinese Academy of Sciences ปักกิ่งประสบความสำเร็จในการทดสอบ “I Plane” ของพวกเขา (คล้ายเมืองหลวง 'I' เมื่อมองจากด้านหน้าและยังมีเงารูป 'I' เมื่อมันบิน) ภายในอุโมงค์ลมด้วยความเร็วเหล่านี้และ พวกเขาระบุว่ามีความเร็วเหนือเสียง เครื่องบิน จะใช้เวลาเพียง "สองสามชั่วโมง" ในการเดินทางจากปักกิ่งไปนิวยอร์กเมื่อเที่ยวบินของสายการบินพาณิชย์ในปัจจุบันใช้เวลาอย่างน้อย 14 ชั่วโมงเพื่อให้ครอบคลุมระยะทาง 6,824 ไมล์ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องบินโบอิ้ง 737 ที่มีอยู่แล้ว ลิฟต์ของเครื่องบิน I นั้นอยู่ที่ประมาณร้อยละ 25 คือ ถ้าเครื่องบิน 737 ลำนั้นสามารถบรรทุกผู้โดยสารได้มากถึง 20 ตัน หรือผู้โดยสาร 200 คน เครื่องบิน I ที่มีขนาดเท่ากันจะบรรทุกได้ 5 ตันหรือประมาณนั้น ผู้โดยสาร 50 คน แนวคิดเรื่องเครื่องบินไฮเปอร์โซนิกที่ใช้เป็นเครื่องบินพาณิชย์มีมาระยะหนึ่งแล้ว และการแข่งขันเพื่อเป็นคนแรกที่จะได้ใช้เครื่องบินลำนี้ก็ได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว
งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน วิทยาศาสตร์จีน ฟิสิกส์ กลศาสตร์ & ดาราศาสตร์ได้ทำให้หัวข้อเรื่องเครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียงกลับมาเป็นประเด็นอีกครั้ง ในระหว่างการทดสอบและการประเมินและการทดลองตามหลักอากาศพลศาสตร์ นักวิจัยได้ลดขนาดแบบจำลองของเครื่องบินภายในอุโมงค์ลมที่ออกแบบเป็นพิเศษ พบว่าปีกของเครื่องบิน I ทำงานร่วมกันได้ดีเพื่อลดความปั่นป่วนและแรงต้าน พร้อมทั้งเพิ่มความสามารถในการยกโดยรวมของเครื่องบินอย่างต่อเนื่อง การยกในศัพท์เฉพาะของเครื่องบินหมายถึงแรงทางอากาศพลศาสตร์เชิงกลที่ตรงข้ามกับน้ำหนักรวมของเครื่องบินโดยตรง และทำให้เครื่องบินลอยอยู่ในอากาศได้ ลิฟต์นี้ถูกสร้างขึ้นโดยทุกส่วนของเครื่องบิน ตัวอย่างเช่น ในเครื่องบินเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ ลิฟต์นี้สร้างขึ้นจากปีกของมันเพียงอย่างเดียว ความสามารถในการยกของเครื่องบินเป็นสิ่งสำคัญมากในการรักษาความมั่นคงในอากาศ และแรงลากและความปั่นป่วน (เกิดจากความร้อน กระแสน้ำเจ็ท การบิน เหนือภูเขา ฯลฯ) โดยพื้นฐานแล้วเป็นแรงแอโรไดนามิกที่ต่อต้านและการเคลื่อนที่ของเครื่องบินในอากาศ ดังนั้น แนวคิดหลักคือการรักษาการยกให้สูงและมั่นคง ลดการลากและผลกระทบของความปั่นป่วน ผู้เขียนได้ผลักดันแผนแบบจำลองให้มีความเร็วเป็นเจ็ดเท่า (343 เมตรต่อวินาทีหรือ 767 ไมล์ต่อชั่วโมง) และเพื่อความพึงพอใจของพวกเขา แผนดังกล่าวได้มอบประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอด้วยการยกสูงและแรงต้านต่ำ การออกแบบเครื่องบินรวมถึงปีกล่างที่ยื่นออกมาจากกลางลำตัวเหมือนแขนโอบคู่ และปีกแบนรูปค้างคาวที่สามในขณะเดียวกันก็ยื่นออกไปทางด้านหลังของเครื่องบิน ด้วยการออกแบบนี้ ปีกสองชั้นจึงทำงานร่วมกันเพื่อลดความปั่นป่วนและการลากเมื่อขับด้วยความเร็วสูงมาก ในขณะที่เพิ่มความสามารถในการยกโดยรวมของเครื่องบิน
ประเทศสำคัญๆ รวมทั้งจีนและสหรัฐอเมริกาก็กำลังอยู่ในกระบวนการพัฒนาเช่นกัน เกี่ยวกับความเร็ว อาวุธและยานพาหนะที่มีความเร็วเหนือเสียงซึ่งกองทัพอาจถูกฟ้องร้องเพื่อใช้เป็นระบบป้องกัน สิ่งนี้เป็นความลับมากและไม่เป็นที่ถกเถียงกันมากนัก เนื่องจากอุปกรณ์ที่มีความเร็วเหนือเสียงสามารถบรรลุขีดจำกัดที่คาดไม่ถึงได้ จีนยังตั้งเป้าไปที่เครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียงในอนาคต ซึ่งจะรวมอุโมงค์ลมที่สามารถสร้างความเร็วได้ถึง 36 มัค ทำให้เป็นเครื่องบินที่เร็วที่สุด เคย. นี่อาจเป็นตัวเปลี่ยนเกมและการพัฒนาทั้งหมดนี้กำลังสั่นคลอนสิ่งต่าง ๆ ในชุมชนการวิจัยที่มีความเร็วเหนือเสียง
ความท้าทายทางเทคโนโลยี
การศึกษานี้ผ่านการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ ได้ประสบความสำเร็จในการแก้ไขปัญหาที่เคยประสบกับเครื่องบินแบบไฮเปอร์โซนิกรุ่นก่อน ๆ อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จที่แท้จริงจะเกิดขึ้นได้ด้วยการก้าวไปข้างหน้าจากขั้นตอนแนวคิดไปสู่ระดับของจริง ทั่วโลกติดอยู่ในขั้นตอนการทดลองเนื่องจากความท้าทายทางเทคโนโลยีต่างๆ ที่มีอยู่และในความเป็นจริงยังคงมีอยู่ ตัวอย่างเช่น เครื่องบินทุกลำที่เดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียงจะทำให้เกิดความร้อนมหาศาล (อาจเกิน 1,000 องศาเซลเซียส) และความร้อนนี้จะต้องหุ้มฉนวนหรือกระจายอย่างมีประสิทธิภาพ ไม่เช่นนั้นอาจเป็นอันตรายต่อเครื่องและผู้ให้บริการ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขอย่างเหมาะสมหลายครั้งโดยใช้วัสดุที่ทนความร้อนและระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวในตัวเพื่อไล่ความร้อนออก แต่ทั้งหมดนี้ได้รับการพิสูจน์ในทางเทคนิคในขั้นตอนการทดลองเท่านั้น การทดสอบเหล่านี้จำเป็นต้องย้ายจากอุโมงค์ลม ไปยังทุ่งโล่ง (เช่น การตั้งค่าทดลองในสภาพแวดล้อมจริง) อย่างไรก็ตาม นี่เป็นการศึกษาที่ทำให้ดีอกดีใจ และสามารถปูทางสำหรับอนาคตของเทคโนโลยีที่มีความเร็วเหนือเสียง
***
{คุณสามารถอ่านรายงานการวิจัยต้นฉบับได้โดยคลิกลิงก์ DOI ที่ระบุด้านล่างในรายการแหล่งที่มาที่อ้างอิง}
แหล่งที่มา (s)
Cui และคณะ 2018 การกำหนดค่าแอโรไดนามิกรูปตัว Hypersonic I วิทยาศาสตร์ จีน ฟิสิกส์ กลศาสตร์ และดาราศาสตร์ 61(2). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8
