kray_zemli (kray_zemli) wrote,
kray_zemli
kray_zemli

Плазменные двигатели

Разработки, однако, таки ведутся. Например, электромагнитный ракетный ускоритель, мощностью, правда, всего 50 кВт, но уже кое-что.

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. Главное -- со всем этим взлететь.
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 3 comments