ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ
Главная Двигатель Эм двигатель

Двигатель нового поколения EM Drive сможет работать в космосе. Эм двигатель


Дискуссионный квантовый двигатель будущего EM Drive для далеких космических полетов тестировался в НАСА

Дискуссионный квантовый двигатель будущего EM Drive для далеких космических полетов тестировался в НАСА

Независимо от того, что произойдет дальше, Роджер Шоер может гордиться. Нельзя узнать, будет ли его революционный двигатель EM Drive воплощен в жизнь, но его идея уже не выглядит такой абсурдной, как это было в прошлом. Несмотря на десятилетия скептицизма и отрицания, технология Шоера наконец-то начинает восприниматься учеными. Вопрос лишь в том, куда исследователи зайдут с ней.

Нарастающая популярность EM Drive была вызвана отчетами НАСА, которые подтверждают, что двигатель может произвести некоторое количество надежной тяги. Но в тоже время космическое агентство дистанцируется от результатов. В более свежем докладе говорится, что испытания проводились в вакуумной камере, отвечая критикам, которые отмечали несостоятельность тестов двигателя в условиях атмосферы. Главной особенностью EM Drive является то, что этот двигатель реактивной тяги якобы не требует топлива. Это означает, что набор из нескольких EM Drive может питаться от солнечных батарей и производить небольшое бесконечное ускорение, тем самым, решая многие из наиболее сложных проблем далеких космических полетов. Исследователь Eagleworks Гарольд Уайт предсказывает, что пилотируемый космический корабль может добраться до Марса всего за 70 дней, используя всего 0,4 ньютона / кВт, что приблизительно в 10 раз энергоэффективней современного ионного двигателя.

Дискуссионный квантовый двигатель будущего EM Drive для далеких космических полетов тестировался в НАСА

Но его бестопливная природа противоречит закону сохранения импульса, так как он будет производить фронтальную силу без равной ей противоположной по направлению силы. Таким образом, EM Drive представляется своего рода вечным двигателем. Маловероятно, что Шоер построил первый в мире двигатель, опровергающий фундаментальные законы физики, но вполне возможно, что EM Drive сохраняет импульс с помощью какого-то неизвестного нам процесса. Наиболее часто упоминаемым является процесс поляризации вакуума, в котором подразумевается создание короткоживущих частиц в космическом вакууме, которые EM Drive превращает в плазму и выбрасывает в определенном направлении. Если эта идея верна, то двигатель все еще использует некий вариант топлива, таким образом, оставаясь в рамках физических законов вселенной.

Дискуссионный квантовый двигатель будущего EM Drive для далеких космических полетов тестировался в НАСА

Также возможно, что EM Drive является своего рода прообразом двигателя варп-двигателя из Стар Трека – его электрическое поле сжимает пространство в передней части привода и расширяет сзади. НАСА Eagleworks испытывали его с лазерными импульсами, и выявили, что двигатель вызывает искажение лазера. Это могло быть из-за искажения пространства и времени, но данные исследования проводились в атмосфере, а не в вакууме. Далее исследователи могут начать эксперименты с интерферометром в вакууме, чтобы исключить возможность того, что воздух вызывает наблюдаемые лазерные дифракции.

В данный момент до практического применения EM Drive еще очень далеко, хотя такие эксперименты показывают, что его принцип работает. Двигатель все еще является предметом научной полемики, но то, что для тестирования ускорителя привлекаются серьезные ученые из высших инстанций, доказывает, что EM Drive не такой уж безнадежный, как многие утверждают.

vido.com.ua

Двигатель нового поколения EM Drive сможет работать в космосе

В прошлом году команда исследователей NASA успешно протестировала революционный космический двигатель нового поколения EM Drive. Теперь же эта футуристическая технология, гипотетически способная разгонять тела до очень высоких скоростей, была протестирована в вакууме. 

NASA Eagleworks сделала анонс об успешном тестировании в условиях сопоставимых с космическим. 

EM Drive, изобретенный британским ученым Роджером Сойером, конвертирует электрическую энергию в ускорение, при этом ему не требуется никакого дополнительного топлива, так как двигатель использует отражающиеся микроволны в замкнутом контейнере. Изначально ученые полагали, что двигатель может просто не сработать в условиях вакуума, так как прошлогодние тесты в вакууме были раскритикованы – скептики утверждали, что эффект создавался термальными потоками от микроволнового нагрева.

Однако новый эксперимент опроверг эти утверждения, доказав, что потенциальный двигатель может функционировать в космосе.

Пока еще рано говорить, чего можно добиться от такого двигателя в реальности, однако полноразмерные EM двигатели можно будет использовать на любых космических аппаратах – от спутников на орбите Земли, до миссий на Луну, Марс и другие планеты солнечной системы... а также и за ее пределы.

Путешествие до системы Альфа Центавра, расположенной всего в 4.3 световых годах, теперь займет не так много времени, как при использовании других двигателей. Корабль оснащенный EM двигателями способен развить скорость в 9.4% от скорости света, так что полет займет 92 года... по крайней мере без учета торможения, так как с ним можно добавить еще 38 лет.

Недавно же появились слухи, что EM двигатель якобы создал варп-поле, искажающее пространство. 

Art by Benjamin Last.

shazoo.ru

NASA сделала успешное испытание EM Drive

Новые технологии

EmDrive

Мечта о звёздах постоянно откладывается. Химия — стараниями Цандера, Королёва, Малины, фон Брауна — выведшая нас за атмосферу и к другим планетам, увы, на большее не способна. Чтобы добраться даже до ближайшей к нам Проксиме Центавра — нищего красного карлика! — потребуются время и объём топлива не просто фантастические, а делающие экспедицию бессмысленной.

Иных же технологий, могущих составить конкуренцию химическому двигателю, пока не существует. Или, если быть точным, не существовало до прошлой недели, когда не кто иной, как NASA, опубликовало отчёт, задокументировавший опыты с уникальным ракетным двигателем, способным привести человека к звёздам… без топлива. Беда с этим двигателем одна: подавляющим большинством физиков он признаётся антинаучным.

Вообразите обычную «микроволновку» необычной конструкции: вместо привычного «кирпича», пусть она будет выполнена в форме рупора. Экранирующую сетку со стенок сдирать не надо, за пределы такой «печки», как и прежде, микроволновое излучение просачиваться не должно. Теперь включим питание и отправим устройство за пределы атмосферы и земного тяготения. Что произойдёт?

Классическая физика утверждает, что для создания движения необходимо от чего-нибудь оттолкнуться, а уж что это будет — дело десятое: может быть ноги и земля, может быть винт и вода или атмосфера, может быть атомы сгоревшего или ионизированного газа (ионный двигатель, пусть маломощный, уже в космонавтике применяется, вспомните Deep Space 1). Так что с описанным нами устройством не случится ровным счётом ничего: раз периметр устройства ничто не покидало, суммарный его импульс останется нулевым (см. Закон сохранения импульса).

Однако, некоторые исследователи с этим не согласны. Они уверены, что за счёт возникающей внутри нашей «печки» «квантовой несбалансированности» возникнет тяга. Энергия для такого движка, естественно, по-прежнему нужна, это не вечный двигатель, но её можно получить от солнечных батарей (пока до ближайшей звезды недалеко), либо атомного реактора на борту. Зато топливо — в смысле расходное вещество, которое нужно выбрасывать за борт для создания движения — не понадобится. Отсюда и выгоды. Мало того, что максимальная скорость ограничена только скоростью света, мало того, что мощность импульса можно наращивать бесконечно, так ещё и тащить с собой бесполезные тонны рабочего вещества (потребные только затем, чтобы выбросить их потом через дюзы!) не надо — а значит, оно не кончится, а значит, ускорение пойдёт быстрей.

NASA не автор идеи «электромагнитного движка». Её «отцом» считается британский инженер Роджер Шаер, который конструирует прототипы не первый год и даже как-то выбил на свой EmDrive государственный грант (помогло, вероятно, то, что он не настаивает, что законы физики ошибочны, он утверждает, что в чём-то ошибаются сами физики). Глядя на него, при поддержке государства ведут аналогичные эксперименты китайские исследователи. И те и другие зафиксировали в своих опытах тягу в доли грамма, а китайцы вот-вот собирались

Cannae Drive

Это Cannae Drive конструкции Гвидо Фетты. Именно его испытывали в NASA.

 

проводить генеральную проверку на орбите. На этом история обрывалась год назад (см. «Провал как топливо успеха»), а за прошедшее время к работе подключились американцы. Некто Гвидо Фетта, изобретатель из США, тоже болеющий темой ЭМ-драйва, убедил NASA испытать свои аппараты. И вот результат.

 

28 июля на официальном подсайте NASA был опубликован, а парой дней позже на конференции по реактивному движению озвучен, отчёт группы сотрудников NASA под названием «Аномальная тяга от радиоволнового тестового устройства, измеренная на чувствительном маятнике». В полном объёме, к сожалению, он доступен только за деньги, но конспект есть на упомянутом сайте, а пробелы восполнили западные научные журналисты, читавшие или слышавшие отчёт целиком. Суть: подвесив «микроволновку» на чувствительные весы и включив её, испытатели зафиксировали берущуюся неизвестно откуда тягу — правда, слабее, чем в британских или китайских опытах, но всё-таки заметную. Видимо, чтобы не быть уволенными сразу, авторы отчёта обошли вниманием причину возникновения тяги (на этот счёт высказаны уже минимум две теории, обе так или иначе связаны с квантовой механикой), сосредоточившись на описании самого двигателя и процесса измерений. И случилось всё это ровно прошлым летом, а сейчас, наконец, результаты опыта обнародованы.

Если вы уже слышали про отчёт NASA, то, конечно, знаете, в чём там подвох. Американцы «взвешивали» «печку» не только во включённом состоянии, но и выключенную (они назвали такую «нулевым устройством»). Для чего? Для чистоты опыта, конечно: если вдруг и в таком эксперименте появится тяга, будет понятно, что причина кроется вовсе не в «неизвестных физических свойствах закрытой камеры с микроволновым излучением». И в самом деле, даже выключенный ЭМ-двигатель показал некоторую тягу. И многие журналисты поспешили объявить это свидетельством неработоспособности ЭМ-драйва: мол, как и ожидалось, электромагнитный двигатель никакого импульса не создаёт, всё дело в погрешностях. Но журналисты ошиблись.

Тот факт, что даже выключенный ЭМ-драйв отклонял стрелку весов, говорит лишь, что в процедуре измерений были учтены не все факторы. Вероятно, на весы влияет магнитное поле, возникающее в силовых кабелях, питающих установку — что сотрудники NASA и выяснили, тогда как китайцы и Шаер, возможно, заметить не смогли. Но эти помехи не перекрывают главного результата, без всяких двусмысленностей завершающего отчёт. Цитирую: «устройство … создаёт силу … которую нельзя приписать никакому из известных электромагнитных явлений». Точка.

Можно не верить Шаеру. Можно не доверять китайцам. Но NASA — не самоучка, не любитель, не мастер клонирования чужих решений. Уж там-то понимают, как и что можно и нужно измерять. Ошибка, конечно, не исключена и здесь. В конце концов то же NASA совсем недавно изучало антигравитацию. Но теперь, наконец, идею ЭМ-двигателя перепроверят другие авторитетные исследователи (к чему авторы отчёта и призывают, параллельно собираясь заняться этим самостоятельно) и, вероятно, поставят опыты в космосе. Ведь главный аргумент противников такого движка (не считая противоречия с физикой) состоит во взаимодействии с подвесом: в настоящей невесомости, мол, никакой тяги не будет.

Так с чем мы столкнулись? С заблуждением, ошибкой? Возможно. Но третье по счёту подтверждение и авторитет испытателей даёт право предположить не ошибку, а — дыру в понимании физики. И — прорыв в исследованиях космического пространства. Нет, конечно, такой двигатель можно будет применить и для постройки летающих автомобилей, но те, в конце концов, могут быть построены и другими способами.

А вот в космосе ЭМ-движок незаменим. Станет проще и дешевле корректировать орбиты спутников и орбитальных станций. Полёты даже внутри Солнечной системы станут намного быстрей: на тот же Марс можно будет добраться за несколько недель. И наконец-то мы полетим к звёздам. С приемлемыми перегрузками на разгон и торможение дорога, вероятно, займёт годы. Но хорошо уже то, что такими расчётами можно заняться всерьёз.

P.S. (дополнено 8.08.2014) Всплыли подробности опытов — и всё оказалось даже интересней. «Нулевым устройством» в NASA обозвали не выключенную, как считалось ранее, а экспериментальную модификацию ЭМ-драйва — с особой структурой стенок. Так что тяга в опыте с «нулевым устройством» показывает только, что учёные до сих пор не понимают, что именно тягу вызывает. Но кроме того, в отдельном опыте они заменяли ЭМ-драйв обычным резистором — и вот там-то тяги не возникало.

Евгений Золотов

http://www.computerra.ru/

allpowr.su

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Эффект Холла в данном случае отрицательно сказывается на эффективности двигателя. Графически формулу (11) можно представить так:

схема
Эффект Холла поворачивает ток и силу Лоренца против часовой стрелки на угол $ arctg\,\beta$, в результате плазма прижимается к катодной стенке. Холловский ток не совершает полезной работы, но вносит вклад в джоулевское нагревание плазмы $ \frac{j^2}{\sigma}$ (см. формулу (13) и пояснение к ней).

Для исправления такой ситуации можно повернуть всю картину на $ arctg\,\beta$ по часовой стрелке, изменив соответствующим образом внешнее электрическое поле. Нужное изменение $ \overrightarrow{E}$ может быть реализовано, например, в такой конструкции: электродные стенки состоят из изолированных сегментов, напряжение приложено не только между парами электродов, находящихся напротив друг друга, но и между двумя соседними парами электродов в осевом направлении. Хотя такая конструкция решила бы проблему, но для обеспечения её работы потребовалось бы значительное усложнение и утяжеление схемы электропитания двигателя, что неприемлемо для применения в космических аппаратах.

Достижение требуемого ресурса МГД-двигателей является трудной задачей ввиду больших тепловых нагрузок на стенки канала. Последние изготовляются из жаростойких материалов (электродные — преимущественно из вольфрама, электроизоляционные — из керамики) и охлаждаются регенеративным, транспирационным8 и другими способами. С целью снижения эрозии стенок в качестве РТ используют химически инертный аргон (имеющий к тому же невысокий потенциал ионизации).

Линейный МГД двигатель в настоящее время в космических аппаратах не используется и описан здесь, т.к. на этом простом примере легче понять работу коаксиального МГД двигателя (см. ниже).

Коаксиальный МГД двигатель

импульсный/стационарный режим работы
с собственным магнитным полем

Коаксиальный импульсный двигатель (см. рис. 2,3). содержит концентрически расположенные, разделённые изоляционной проставкой катод и анод, между которыми возбуждается электрический разряд.

Рисунок 2 Вектор плотности тока, Напряженность магнитного поля и сила лоренца в работающем коаксиальном МГД двигателе
схема

Вследствие эффекта Холла ток концентрируется около выходного конца анода и около начала катода. Сила Лоренца направлена так, что на выходе двигателя будет формироваться плотный плазменный пучок (она прижимает плазму к катоду).

Рисунок 3 Ток в плазме коаксиального МГД двигателя
схема

Величина магнитного поля в некоторой точке $ P$ может быть определена с использованием уравнения (15), если в качестве $ \Omega$ выбрать поверхность, натянутую на окружность, содержащую $ P$ и охватывающую катод (см. рис. 3):

$\displaystyle B(P)=\mu_0\frac{I^\prime}{2\pi r},$ (22)
где $ r$ - расстояние от $ P$ до оси симметрии двигателя, $ I^\prime$- ток через поверхность $ \Omega$.

Для любой точки на изолирующей проставке между катодом и анодом $ I^\prime$ равен полному току $ I$ через двигатель.

Теперь вычислим тягу двигателя, при условии, что преобладает именно тяга, создаваемая электромагнитными силами ( $ \frac{j^2}{\sigma}$ мало по сравнению с $ (\overrightarrow{j}\times\overrightarrow{B})\cdot\overrightarrow{u}$ в формуле (13)).

Сила тяги численно равна силе Лоренца, приложенной к плазме (по третьему закону Ньютона). Для силы Лоренца из формул (7) и (14) получаем

$\displaystyle \overrightarrow{F}=\int\!\!\!\int\!\!\!\int_V\,\overrightarrow{j}... ...!\int\!\!\!\int_V\,(\nabla\times\overrightarrow{B})\times\overrightarrow{B} dV,$ (23)
где $ V$ - объем двигателя, в которм находится плазма. $\displaystyle (\nabla\times\overrightarrow{B})\times\overrightarrow{B}=(\overrightarrow{B}\cdot\nabla)\cdot\overrightarrow{B}-\nabla(\frac{B^2}{2}) $ Можно показать, что в нашем случае $ (\overrightarrow{B}\cdot\nabla)\cdot\overrightarrow{B}$ имеет только радиальную составляющую (это связано с тем, что модуль вектора $ \overrightarrow{B}$ не изменяется вдоль его направления) и интеграл от него в силу симметрии конструкции двигателя равен 0. Тогда $\displaystyle \overrightarrow{F}=-\frac{1}{\mu_0}\int\!\!\!\int\!\!\!\int_V \nabla\left(\frac{B^2}{2}\right)dV. $ По формуле Остроградского-Гаусса получаем: $\displaystyle \overrightarrow{F}=-\frac{1}{\mu_0}\int\!\!\!\int_S \frac{B^2}{2}\,\overrightarrow{dS}, $ где $ S$ - поверхность, ограничивающая плазму, вектор $ \overrightarrow{dS}$ - произведение элемента площади на внешнюю нормаль.

В силу симметрии двигателя сила тяги будет действовать только вдоль оси $ x$, поэтому спроецируем последнее равенство на эту ось:

$\displaystyle F=-\frac{1}{\mu_0}\int\!\!\!\int_S \frac{B^2}{2}\,dS_x. $

Для любой цилиндрической поверхности с осью, совпадающей с осью симметрии двигателя $ dS_x=0$. Из всех поверхностей, ограничивающих плазму $ dS_x\neq0$ только для задней диэлектрической стенки камеры двигателя, а также для торца катода и кольца анода.

Для задней стенки, используя (22), получаем:

$\displaystyle F_{\text{задн. стенки}}=+\frac{1}{\mu_0}\int\limits_{R_{\text{кат... ...i r\, dr=\frac{\mu_0 I^2}{4 \pi}\ln \frac{R_{\text{анода}}}{R_{\text{катода}}},$ (24)
где знак $ +$ выбран потому, что нормаль к задней стенки направлена против оси $ x$.

Вычисление силы, действующей на торец катода и кольцо анода гораздо сложнее, т.к. для этого требуется знать распределение плотности тока по этим поверхностям. Эксперименты показывают, что эти силы составляют не более $ 10\%$ от общей тяги двигателя, так что в наших оценочных расчетах ими можно пренебречь. Таким образом получаем оценку

$\displaystyle F\approx\frac{\mu_0 I^2}{4 \pi}\ln \frac{R_{\text{анода}}}{R_{\text{катода}}}$ (25)
для тяги двигателя, и
$\displaystyle v_{\text{ист.}}=\frac{F}{\dot{m}}\approx\frac{\mu_0}{4 \pi}\ln \frac{R_{\text{анода}}}{R_{\text{катода}}}\frac{I^2}{\dot{m}}$ (26)
для скорости истечения и, соответственно, удельного импульса двигателя (см. формулы (19) и (20)).

Отметим, что

  • сила тяги не зависит от размеров двигателя (только от соотношения радиусов катода и анода),
  • сила тяги пропорциональна квадрату тока через двигатель.

Для КПД двигателя с использованием формулы (21) получаем оценку:

$\displaystyle \eta=\frac{\frac{F^2}{2\dot{m}}}{IV}=\frac{1}{2}\left(\frac{\mu_0... ...pi}\ln \frac{R_{\text{анода}}}{R_{\text{катода}}}\right)^2\frac{I^3}{V\dot{m}}.$ (27)

Торцевой коаксиальный МГД двигатель

стационарный режим работы
с собственным/внешним магнитным полем
Рисунок 4 Схема торцевого плазменного МГД двигателя
схема

ДВ — диэлектрическая вставка

Некоторые из недостатков обычного коаксиального МГД двигателя («отжатие» плазмы к катоду из-за эффекта Холла, образование прианодных скачков потенциала и связанное с этим падение КПД) могут быть частично преодолены, если изменить конфигурацию катода и анода.

Более эффективной (по данным [5]) оказывается «торцевая» схема (рис. 4 a) с коротким катодом, через который одновременно подаётся рабочее вещество. Ускорение плазмы в торцевом ЭМРД происходит также в основном за счёт силы Ампера, возникающей при взаимодействии радиальной составляющей $ j_r$, тока $ j$ с азимутальным магнитным полем $ H_\phi$.

Особенности Коаксиальных двигателей

Рассмотрим пример: пусть $ I=23000$ А, $ \dot{m}=6\,\frac{\text{г}}{\text{с}}$, $ R_{\text{катода}}=1 \text{ см}$, $ R_{\text{анода}}=5 \text{см}$. Сила тяги $\displaystyle F=10^{-7}\cdot23000^2\ln \frac{5}{1}=85.1$   Н$\displaystyle , $ электрическая мощность, потребляемая двигателем (с учетом того, что максимальный достигнутый на сегодня КПД коаксиального двигателя порядка $ 50\%$ ):

Этот пример показывает, что для того чтобы развить совсем небольшую тягу требуется трудно достижимая мощность бортового источника энергии (более мегаватта). В космосе такая мощность может быть обеспечена только сравнительно крупным ядерным реактором. Другой вариант - перевести двигатель на импульсный режим работы с длительностью импульсов от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд. Варьируя частоту включений двигателя и длительность импульсов, можно получать любые потребные значения суммарного импульса тяги. Двигательная установка с такими двигателями содержит накопитель электрической энергии (обычно конденсаторную батарею большой ёмкости) и блок коммутации или систему возбуждения разряда. В импульсных ЭРД могут быть получены большие мгновенные значения тяги при сравнительно небольшой средней мощности электропитания и соответственно небольших общих нагрузках на конструкцию, что облегчает задачу достижения длительного ресурса двигателей.

Если при постоянной подаче рабочего вещества непрерывно увеличивать разрядный ток $ I_$p, то сначала скорость истечения плазмы и КПД ускорителя будут расти. Однако при некотором значении $ I_$p происходит вынос большой части разрядного тока за срез ускорителя, резко возрастает напряжение и падает кпд, в ускорителе возникают колебания. Наступает так называемый критический режим. Его физической причиной является пинч-эффект (см. раздел Пинч-эффект ), в результате которого плазменный шнур отрывается от анода.

Простота конструкции и компактность коаксиальных МГД-двигателей в значительной степени определяют интерес к ним. Однако рабочие токи большой силы осложняют задачу обеспечения длительного ресурса.

Холловский ЭМРД

стационарный режим работы
с внешним магнитным полем
Рисунок 5 Холловский ЭМРД
схема
a
схема
б

Холловский ЭМРД, называемый в отечественной литературе также ЭРД с замкнутым дрейфом электронов, один из видов которых схематически изображен на рис. 5 а (на рис. 5 б он же в процессе работы), представляет собой осесимметричную систему с радиальным магнитным полем в кольцевом ускорительном канале, в котором находится плазма. Работу данного ЭМРД проще понять, рассматривая динамику электронов и ионов.

Если между анодом и катодом приложить разность потенциалов, то электроны начнут дрейфовать (т. е. двигаться в среднем с постоянной скоростью) перпендикулярно электрическому $ \overrightarrow{E}$ и магнитному $ \overrightarrow{H}$ полям, описывая кривые, близкие к циклоиде. Такое движение электронов называется током Холла (откуда и название двигателя). Длина ускорительного канала $ L$ выбирается так, чтобы высота электронной циклоиды $ h_e$ была много меньше $ L$. В этом случае говорят, что электроны «замагничены». Высота ионной циклоиды $ h_i$ в силу большой массы ($ M_i$) иона в $ \frac{M_i}{m_e}$ раз превосходит $ h_e$ ($ m_e$ — масса электрона). Поэтому, если сделать длину канала $ L$ много меньше $ h_i$, то ионы будут слабо отклоняться магнитным полем и под действием электрического поля будут ускоряться практически по прямой линии. Энергия, набираемая ионами в таком ускорителе, близка к разности потенциалов, приложенной между анодом и катодом, умноженной на заряд иона, а разрядный ток близок к току ускоренных ионов. В целом рабочий процесс холловском ЭМРД происходит следующим образом. Рабочее вещество в виде газа или пара поступает через анод в кольцевой ускорительный канал (рис. 5 а). Здесь, попав в облако дрейфующих электронов (под действием взаимно перпендикулярных магнитного $ \overrightarrow{H}$ и электрического $ \overrightarrow{E}$ полей), нейтральный атом ионизуется. Возникший в процессе ионизации электрон за счёт столкновений с ионами, атомами, стенкой диэлектрической камеры и под влиянием колебаний диффундирует на анод, а ион, ускоренный электрическим полем, покидает канал. Поскольку объёмный заряд ионов, находящихся в канале, всё время компенсирован зарядом дрейфующих электронов, здесь (в отличие от ионных источников) нет ограничений на величину «вытягиваемого» ионного тока (см. также раздел Формула Лэнгмюра ). После выхода из канала ион (чтобы не возникло нарушение квазинейтральности) получает электрон от катода-компенсатора.

Можно показать, что тяга такого двигателя (при условии, что при ионизации в нем возникают однозарядные ионы) будет равна

$\displaystyle F=\dot{m}\sqrt{\frac{2eV}{m_i}}\gamma$ (28)
где $ V$ - напряжение между катодом и анодом, $ e$ - заряд электрона, $ m_i$ - масса ионов, $ 0<\gamma<1$ - коэффициент, зависящий от формы графика зависимости $ V(x)$ напряжения от осевой координаты $ x$. Обычно $ \gamma\simeq0.5$.

Скорость истечения (см. формулы (19) и (20))

$\displaystyle v_{\text{ист.}}=\frac{F}{\dot{m}}=\sqrt{\frac{2eV}{m_i}}\gamma.$ (29)

Пинчевый ЭРД

импульсный режим работы
с собственным магнитным полем
Рисунок 6 Пинчевый ЭРД
схема
В пинчевом импульсном ЭРД используется явление самосжатия (пинчевания) собственным магнитным полем сгустков плазмы, образующихся при разряде тока (силой до сотен кА) в газе внутри специальной камеры с соплом, через которое происходит истечение плазмы.

Эрозионный двигатель

импульсный режим работы
с собственным магнитным полем

При использовании в качестве рабочего тела в линейном или коаксиальном МГД двигателе продуктов электрической эрозии электродов или изоляционной перегородки (обычно фторопластовая) получается т. н. эрозионный РД.

7 МГД - магнитогазодинамический
8 т.е. путем испарения жидкости с их поверхности

em-thrusters.narod.ru

Смотрите также