La soufflerie supersonique la plus puissante du monde

Chine Après cinq ans de construction, la soufflerie la plus grande et la plus rapide du monde a ouvert ses portes dans la banlieue de Pékin.

La soufflerie JF-22 peut simuler des vitesses hypersoniques de Mach 30. Photo : SCMP — La soufflerie JF-22 peut simuler des vitesses hypersoniques de Mach 30. Photo : *SCMP*

Située dans le district de Huairou, au nord de Pékin, la soufflerie JF-22 mesure 4 mètres de diamètre et peut générer des flux d'air à des vitesses allant jusqu'à 10 kilomètres par seconde, selon une évaluation finale réalisée le 30 mai. Cela en fait la soufflerie la plus grande et la plus rapide au monde, capable de simuler des conditions de vol hypersonique jusqu'à Mach 30 (37 044 km/h), selon l'Institut de génie mécanique, qui gère le JF-22.

Le tunnel « soutiendra la recherche et le développement chinois d'avions hypersoniques et de systèmes de transport spatial », a déclaré l'institut dans un communiqué du 2 juin. À titre de comparaison, le tunnel Mach 10 (12 348 km/h) du centre de recherche Langley de la NASA aux États-Unis, une installation d'essais hypersoniques clé, possède une chambre d'essai d'un diamètre de près de 0,8 mètre. Cette chambre d'essai plus grande permet aux chercheurs d'introduire de grands modèles d'avions, voire des armes entières, dans la soufflerie afin de recueillir des données de vol plus précises. La plupart des missiles balistiques intercontinentaux mesurent moins de 4 mètres de diamètre.

Le JF-22 est lié à un objectif fixé par le gouvernement chinois et qu'il vise à atteindre d'ici 2035 : déployer une flotte d'avions hypersoniques capables de transporter des milliers de passagers dans l'espace chaque année, ou n'importe où sur la planète en une heure. Mais un tel avion doit résister aux températures et pressions extrêmes du vol hypersonique, maintenir une trajectoire de vol stable et offrir un environnement sûr et confortable aux passagers.

À des vitesses cinq fois supérieures à celle du son, les molécules d'air autour de l'avion commencent à se comprimer et à chauffer, provoquant une dissociation moléculaire. Les molécules de gaz se décomposent en leurs atomes constitutifs, qui peuvent réagir entre eux pour former de nouveaux composés chimiques. Comprendre la physique complexe de l'écoulement de l'air et de la dissociation moléculaire est essentiel au développement des avions supersoniques.

En étudiant les phénomènes dans des environnements expérimentaux tels que les souffleries, les scientifiques peuvent explorer la façon dont les véhicules hypersoniques interagissent avec leur environnement et développer de nouvelles technologies pour améliorer leurs performances et leur sécurité. Les essais en soufflerie permettent d'identifier les problèmes potentiels ou les défauts de conception avant la construction et les essais d'un véhicule, réduisant ainsi le risque de panne ou d'accident.

Selon certaines estimations, simuler des conditions de vol à Mach 30 dans une grande soufflerie nécessiterait la même quantité d'énergie que celle du barrage des Trois Gorges, ce qui est pratiquement impossible. Le professeur Jiang Zonglin, responsable scientifique du projet JF-22, a alors eu une idée.

Pour générer le flux de gaz à grande vitesse nécessaire aux essais hypersoniques, Jiang a proposé un nouveau type de générateur d'ondes de choc appelé « moteur à ondes de choc à réflexion directe ». Dans une soufflerie classique, le flux de gaz est généré par un processus de détente au cours duquel du gaz à haute pression est rapidement déchargé dans une chambre à basse pression, créant ainsi un flux supersonique. Cependant, cette méthode présente certaines limites lorsqu'il s'agit de générer les vitesses et températures extrêmement élevées requises pour les essais hypersoniques.

Le moteur à ondes de choc réfléchies de Jiang surmonte cette limitation en utilisant une série d'explosions minutées avec précision pour générer des ondes de choc qui se réfléchissent les unes sur les autres et convergent en un point unique. L'explosion d'énergie extrêmement puissante qui en résulte est utilisée pour propulser l'air à travers une soufflerie à des vitesses ultra-élevées.

Cette innovation ouvre la voie à de nombreuses avancées en rendant la recherche sur le vol hypersonique plus précise et plus efficace. L'utilisation d'explosifs pour produire de l'énergie en soufflerie présente de nombreux inconvénients, notamment les dangers pour les personnes et les équipements, le bruit et la pollution atmosphérique. Cependant, comme la source d'énergie est générée par des explosions plutôt que par des systèmes mécaniques fixes, l'intensité et la durée des explosions peuvent être ajustées pour créer divers flux d'air permettant de tester différents types de véhicules ou de matériaux.

L'Association nationale des sciences naturelles de Chine a envoyé 16 experts indépendants pour évaluer le JF-22 dans plusieurs domaines clés, notamment la durée effective des essais, la température totale, la pression totale et le débit de la tuyère. Ils ont conclu que le JF-22 a atteint des performances de premier ordre. Avec le tunnel JF-12, le JF-22 est devenu la seule installation d'essais terrestre répondant à tous les critères des véhicules spatiaux proches.

An Khang (selon SCMP )

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