Вообще, было бы интересно работать над подобными темами. Но ведь хрен получишь деньги, если не спец по теме, а чтобы стать спецом по теме... замкнутый круг короче. :-(
Ну а дальше общеизвестне вещи и некоторые мои мысли.
Сначала общеизвестные вещи.
Вообще, когда тело с высокой скоростью движется в атмосфере, перед ним всегда образуется ударная волна. Её стремятся ослабить насколько получится, но она всё равно есть. Если скорость достаточно большая, газ за ударной волной ионизируется из-за высокой температуры. Вообще, это явление само по себе неблагоприятно для гиперзвуковых аппаратов, с ним приходится бороться.
Что вообще такое ударная волна и откуда в ней нагрев? Ударная волна -- это как пробка на дороге. За ударной волной накапливается сгусток плотного газа -- сжатый слой, об который спотыкается прибывающий газ и вынужден тормозить, кинетическая энергия при этом (которая в термодинамике называется работой) превращается большей частью в тепло (которое обратно в работу преобразовать сложно). По мере прибытия нового газа, сжатый слой растёт в толщину, но и его способность рассасываться от этого растёт, и в конце-концов наступает равновесие.
В сильной ударной волне кинетическая энергия (то что в термодинамике называют работой) большей частью превращается в тепло (которое обратно в работу преобразовать сложно). Но если мы вместо сильной ударной волны делаем последовательность из нескольких слабых (делая гладкий нос определенной формы, острый и тонкий на конце), то можем превратить работу в тепло с гораздо более высоким КПД. Профит здесь заключается в давлении: чем выше КПД этого торможения, тем выше будет давление газа после его торможения -- работа уходит не на нагрев газа, а на его сжатие, хотя, от сжатии газ всё равно нагревается, так что его температура торможения от КПД не зависит.
Но дальше возникает проблема, что с этим сжатым горячим газом делать. Например, можно ещё чуть-чуть подогреть его и снова превратить тепло в работу, расширив газ через сверхзвуковое сопло -- получим в результате тягу. Вроде бы всё просто... если бы не высокая температура газа, которую ни один материал не выдержит.
Понятно, что до нулевой скорости газ тормозить не обязательно, тогда и температуры меньше будут. На этом основан принцип гиперзвукового прямоточного двигателя. Но там есть свои проблемы: из высокой скорости газа в камере сгорания велики потери на трение, да ещё и топливо надо очень быстро впрыснуть и сжечь, чтобы успело сгореть.
Есть ещё одна проблема. Какую бы гладкую поверхность наш аппарат бы ни имел, окружающий газ всё равно за неё цепляется и тут же тормозится почти до нуля -- возникает так называемый пограничный слой. Мало того, что это тормозит аппарат, так ведь газ, как мы помним, при этом нагревается. Получается парадокс: за бортом температура -50 и ветер в харю, а нам жарко и не обо что охлаждаться -- вокруг аппарата газ горячий. Поэтому холод приходится возить с собой.
Ну а теперь что я об этом думаю.
Так как горячий газ ионизован, то хорошо проводит ток и им очень удобно управлять электромагнитным полем. Наматываем вокруг нашего аппарата катушек и делаем из него асинхронный двигатель. Плазма вокруг аппарата играет роль ротора, сам аппарат роль статора. Хотим разогнаться -- включаем его в режим электродвигателя. Хотим затормозить -- включаем в режим электрогенератора. Не понятно, правда, куда девать электроэнергию при торможении, но если мы никуда не торопимся -- то её легче пустить в дело.
Электромагнитное поле позволит также отталкивать плазму от корпуса аппарата, тем самым существенно снизив сопротивление и нагрев.
Также оно может решить проблему охлаждения. Нужно часть обмоток всегда задействовать в режиме генератора. В результате часть работы набегающего газа уйдёт не в тепло, а в эту самую электроэнергию, а газ после торможения будет холоднее. Это к вопросу о ядерном реакторе и его охлаждении.
Вроде, не так уж это всё и фантастично.
