Физики испытали плазменный двигатель для самолетов — Naked Science
6 минут
Редакция
1

Физики испытали плазменный двигатель для самолетов

Физики из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) и немецкого бюро Electrofluidsystems разработали и испытали новый плазменный двигатель, который может работать при нормальном атмосферном давлении.

untitled-3
©Wikipedia

Плазменный двигатель — разновидность электрического ракетного двигателя, расходуемое вещество которого получает ускорение в состоянии плазмы (ионизированного газа). В отличие от жидкостных двигателей, такие системы не предназначены для вывода грузов на орбиту, поскольку могут работать только в вакууме, и сейчас используются, например, для удержания спутников на точке стояния. Кроме того, за счет уменьшения запасов рабочего тела при сравнительно высокой скорости его истечения, они рассматриваются как возможный способ совершения быстрых космических перелетов. Разработка плазменных установок ведется с середины XX века, а первый прототип был испытан NASA в 1961 году.

 

Принцип работы плазменного двигателя заключается в следующем. Газ, например ксенон, подается в рабочую камеру, внутренняя часть которой играет роль катода, а внешняя — анода. При подаче постоянного напряжения в сотни вольт за счет магнитного поля в рабочей камере возникает газовый разряд, и газ ионизируется (его атомы теряют электроны), превращаясь в плазму. Затем под действием силы Лоренца плазма вылетает из газоразрядной камеры, чем создает реактивную тягу. Тяговый импульс подобного двигателя полностью зависит от мощности магнитного поля и габаритов. При этом в вакууме генерация плазмы требует значительно меньше энергии для разделения ионов и электронов, чем при нормальном давлении.

 

Схема установки / ©B. Göksel et al., The Journal of Physics: Conference Series, 2017

 

В существующих плазменных двигателях индукция магнитного поля составляет сотые доли тесла. Чтобы ускорить космический аппарат массой 100 тонн в вакууме по меньшей мере на 100 километров в час показатель должен достигать примерно 10 тысяч тесла (в объеме всего нескольких кубометров) при суммарном импульсе около 10 миллионов килоньютонов. По словам авторов, их прототип существенно превосходит аналоги по показателю тяги. Согласно расчетам, при масштабировании до размеров стандартного авиационного двигателя установка, в зависимости от напряжения, сможет обеспечить импульс в 50–150 килоньютонов. Пока испытания проводились на прототипе диаметром 14 миллиметров и длиной 80 миллиметров.

 

Устройство состоит из шести анодов, размещенных вокруг катода. При подаче напряжения наносекундными импульсами (это позволило работать при давлении 0,1–1 бар) до 16 киловольт между катодом и анодом возникали газовые разряды, которые приводили к ионизации. Оценка тяги проводилась с помощью 15-граммового маятника. Исходя из напряжения, подаваемого на катод и анод, его отклонение варьировалось от 5 до 25 градусов. Ученые отмечают, что потенциально такие установки можно использовать в различных аппаратах, в том числе самолетах. Внедрение технологии, однако, станет актуальным только после создания компактных и мощных источников энергии, например портативных термоядерных реакторов.

 

Статья опубликована в The Journal of Physics: Conference Series.

 

Ранее сообщалось, что китайские исследователи успешно испытали прототип «невозможного» двигателя EmDrive с чрезвычайно высокой тягой. Свой статус система получила за, предположительно, нарушение закона сохранения импульса.

 

Видеозапись испытаний / ©Electrofluidsystems Ingenieurbüro Göksel

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

Вчера, 19:01
6 минут
Мария Азарова

Бутылочки из полипропилена, заполонившие онлайн-магазины по всему миру, под действием температуры и при встряхивании деформируются. В итоге в организм ребенка со смесью попадает огромное количество микроскопических синтетических частиц.

Вчера, 18:21
2 минуты
Денис Гордеев

Ссылка, которую никто не хотел: материал, показываемый пользователям, имеет явную проазербайджанскую ориентацию.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

Позавчера, 18:46
4 минуты
Денис Гордеев

Исследователи рассказали, где безопаснее всего сидеть и что может снизить вероятность заражения при встрече с друзьями.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

ulogin_vkontakte_55886622
18.05.2017
-
0
+
Это что-то! Радует, что наши (русские) причастны к этому.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: