Форум
Из китайского Уханя приходят не только плохие новости. В этом городе расположено несколько крупнейших в стране исследовательских институтов, которые способны решать сложнейшие научные задачи. Новое открытие учёных из Института технических наук Уханьского университета намекает на возможный прорыв в разработке реактивных двигателей на плазменной тяге для электросамолётов.
Сам по себе плазменный двигатель не является чем-то новым. Такие двигатели активно используются в космических аппаратах. Тяга там небольшая, но достаточная для небольших корректировок орбиты. Солнца и электричества, которое оно вырабатывает в солнечных панелях спутников, в космосе в избытке. Но для Земной атмосферы космические двигатели не подходят по причине использования ксенона (ксеноновая плазма в атмосфере неэффективна). Учёные из Китая смогли воспользоваться для создания плазмы обычным воздухом, а это путь к работе плазменного двигателя в атмосфере и в авиацию на электрической тяге.
Схема опытной установки
Предложенный китайцами двигатель работает на основе ионизации воздуха. Воздух под давлением подаётся компрессором в кварцевую трубу, выход которой можно считать условным соплом реактивного двигателя. Где-то на середине трубы к ней приставлена сужающаяся (для увеличения напряжённости магнитного поля) горловина волновода. На другом конце волновода закреплён магнетрон мощностью 1 кВт с рабочей частотой 2,45 ГГц.
Зависимость длины плазменного факела от подаваемой на магнетрон мощности (линейная регулировка тяги)
Во время запуска двигателя на идущий под давлением в трубе воздух производится почти точечный микроволновый удар и дальнейшее воздействие. Сила микроволнового излучения такова, что происходит сильнейшая ионизация потока воздуха. Возникает факел из плазмы, который вырывается из трубки и создаёт тяговое давление. Интересно отметить, как китайцы измеряли давление плазменного факела. Для этого они положили на отверстие выхлопа полый стальной шар и заполняли его металлическими шариками для подбора точного веса. Данные измерений не самые точные, но примерно дают представление о возможностях двигательной установки.
Графики измерений (обратите внимание на отсутствие результатов на максимальных режимах)
Согласно измерениям и аппроксимации, удельная тяга лабораторного прототипа воздушно-реактивного микроволнового плазменного двигателя составила 28 Н/кВт. Это примерно столько же, сколько у современных керосиновых авиационных двигателей авиалайнеров. Если взять батарею электромобиля Tesla Model S мощностью 310 кВт, то тяга гипотетического плазменного двигателя может достигать 8500 Н. Для сравнения, винтовой электросамолёт Airbus E-Fan использует два электропривода мощностью 30 кВт, которые в совокупности производят 1500 Н тяги. Нетрудно посчитать, что эффективность электросамолёта Airbus E-Fan составляет 25 Н/кВт, что ниже, чем у китайской разработки.
Очевидно, учёным ещё предстоит усовершенствовать прототип воздушно-реактивного двигателя. Впрочем, данное исследование оставляет вопросы. Например, на показанном учёными графике линейной зависимости тяги от мощности микроволнового излучения и давления подаваемого воздуха нет показателей для крайних значений статьи. Учёным есть что скрывать? Но сама идея выглядит заманчивой, этого не отнять.
Источник
Источник Английский
Сам по себе плазменный двигатель не является чем-то новым. Такие двигатели активно используются в космических аппаратах. Тяга там небольшая, но достаточная для небольших корректировок орбиты. Солнца и электричества, которое оно вырабатывает в солнечных панелях спутников, в космосе в избытке. Но для Земной атмосферы космические двигатели не подходят по причине использования ксенона (ксеноновая плазма в атмосфере неэффективна). Учёные из Китая смогли воспользоваться для создания плазмы обычным воздухом, а это путь к работе плазменного двигателя в атмосфере и в авиацию на электрической тяге.
Схема опытной установки
Предложенный китайцами двигатель работает на основе ионизации воздуха. Воздух под давлением подаётся компрессором в кварцевую трубу, выход которой можно считать условным соплом реактивного двигателя. Где-то на середине трубы к ней приставлена сужающаяся (для увеличения напряжённости магнитного поля) горловина волновода. На другом конце волновода закреплён магнетрон мощностью 1 кВт с рабочей частотой 2,45 ГГц.
Зависимость длины плазменного факела от подаваемой на магнетрон мощности (линейная регулировка тяги)
Во время запуска двигателя на идущий под давлением в трубе воздух производится почти точечный микроволновый удар и дальнейшее воздействие. Сила микроволнового излучения такова, что происходит сильнейшая ионизация потока воздуха. Возникает факел из плазмы, который вырывается из трубки и создаёт тяговое давление. Интересно отметить, как китайцы измеряли давление плазменного факела. Для этого они положили на отверстие выхлопа полый стальной шар и заполняли его металлическими шариками для подбора точного веса. Данные измерений не самые точные, но примерно дают представление о возможностях двигательной установки.
Графики измерений (обратите внимание на отсутствие результатов на максимальных режимах)
Согласно измерениям и аппроксимации, удельная тяга лабораторного прототипа воздушно-реактивного микроволнового плазменного двигателя составила 28 Н/кВт. Это примерно столько же, сколько у современных керосиновых авиационных двигателей авиалайнеров. Если взять батарею электромобиля Tesla Model S мощностью 310 кВт, то тяга гипотетического плазменного двигателя может достигать 8500 Н. Для сравнения, винтовой электросамолёт Airbus E-Fan использует два электропривода мощностью 30 кВт, которые в совокупности производят 1500 Н тяги. Нетрудно посчитать, что эффективность электросамолёта Airbus E-Fan составляет 25 Н/кВт, что ниже, чем у китайской разработки.
Очевидно, учёным ещё предстоит усовершенствовать прототип воздушно-реактивного двигателя. Впрочем, данное исследование оставляет вопросы. Например, на показанном учёными графике линейной зависимости тяги от мощности микроволнового излучения и давления подаваемого воздуха нет показателей для крайних значений статьи. Учёным есть что скрывать? Но сама идея выглядит заманчивой, этого не отнять.
Источник
Источник Английский
