18.05.2017
Редакция Naked Science
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.
15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

15 октября
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

Позавчера, 10:39
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Это что-то! Радует, что наши (русские) причастны к этому.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: