音速の壁を破る

戦闘機、宇宙ロケット、流れ星に共通することは何でしょうか？正解は、これらすべてが音速よりも速く移動するということです。では、科学者は超音速で何が起こるか、どのように研究しているのでしょうか？科学者は、実験で高速飛行の過酷な条件をシミュレートします。Busch Groupの真空テクノロジーは、そのシミュレーションにおいて欠くことのできない役割を担っています。

ロケットが宇宙空間に発射されると、急激な加速で超音速に達します。この加速により、宇宙船本体には非常に大きな力がかかります。したがって、ロケットを構成するすべてのコンポーネントと材料が、このような力に耐えられることを事前に確認する試験が必要です。試験は、宇宙飛行士の安全を確保するだけでなく、未来の宇宙船の効率性ならびに環境への影響を改善するのにも役立ちます。しかし、これらの条件を地上でシミュレートするにはどうすればよいのでしょうか？その答えが、高速風洞です。ここでは、圧力と真空の相互作用を利用して、宇宙空間での過酷な飛行条件を再現します。風洞の一方の端には、1本あるいは複数のアキュムレーターが設置されており、そこで空気が圧縮されます。もう一方の端にはバッファタンクがあり、真空ポンプによる排気が行われます。実験自体は、それらの間にある測定部で行われます。

超音速を地上で実現

測定部内に航空機の模型、センサー、あるいは材料サンプルを配置し、それらが超音速の気流とどのように相互作用するか、研究者が観察します。研究者が収集したデータは、エンジニアが設計を改善するのに役立ち、将来の航空機や宇宙船の安全性、効率性、持続可能性を向上させます。試験を実施する際は、アキュムレーターのバルブを開きます。すると気流がアキュムレーターに流れ込み、アキュムレーター内の空気をノズルに向かって加速させます。アキュムレーターとバッファタンク間の差圧と、特殊な形状の超音波ノズルにより、測定部に超音速の気流が発生します。この気流は最大で音速の7倍に達します。これは時速8,600 km以上、つまりF1カーの20倍の速度に相当します。

超音速流の秘密：真空

Busch Groupの真空ポンプは、気流を加速させるだけでなく、高速の気流を低速化させるためのカギでもあります。真空ポンプは、測定部の端に配置されたバッファタンク内に必要な真空を生成し、求められる差圧を効率的に作り出します。真空ポンプがなければ、必要な圧力比を達成するために、もっと多くの技術的な工夫が必要になります。アキュムレーターから送られた空気は、試験中にバッファタンクに回収集され、その後、大気中に放出されます。