Двигатель EmDrive

Мы уже писали большую статью про удивительный двигатель EmDrive — медное ведро, которое не требует никакого топлива и при этом каким-то образом вырабатывает энергию. Двигатель многократно испытали в различных лабораториях и… по-прежнему ничего не поняли. В общем, новый лонгрид с обновленной информацией о невозможном двигателе, который должен быть вечным. Если бы не законы физики.

Владимир Королёв

Первую статью можно прочесть здесь.

В научном журнале Американского института аэронавтики и космонавтики вышла статья, посвященная странному и спорному устройству — двигателю EmDrive. По мнению ряда физиков, эта конструкция в принципе не может работать. Это нарушало бы фундаментальный закон природы, сохранение импульса. Другие пытаются найти разумное объяснение того, почему EmDrive все-таки работает, или хотя бы надежные доказательства его работоспособности. Их привлекает зыбкая, но грандиозная цель — двигатель, способный превращать электричество в тягу без топлива или реактивной струи. Или же — окончательное закрытие многолетнего спора.

Научная публикация может стать важным шагом в истории «невозможного» двигателя. Несмотря на наличие десятков экспериментальных проверок, их результаты не были опубликованы в рецензируемых журналах. Этому мешает отсутствие теоретических основ, объясняющих работу EmDrive. К тому же многие эксперименты нельзя назвать «чистыми» — есть множество факторов, которые могут создать видимость работы двигателя. О них мы еще поговорим, а начнем с других вопросов.

Что это такое?

Это гипотетический двигатель, предложенный британским изобретателем Роджером Шойером. Питаясь электричеством, он (по утверждению Шойера и его не слишком многочисленных сторонников) создает слабую тягу без использования рабочего тела. На этот странный факт указывают и некоторые другие эксперименты. Однако вопиющее нарушение закона сохранения импульса заставляет с особой тщательностью подходить к таким заявлениям — и многие эксперты указывают на ошибки в постановке опытов, которые могли создать иллюзию слабой, но существующей тяги.

Устроен чудо-двигатель просто, собрать его может любой энтузиаст, осиливший управление паяльником. Он состоит из двух основных деталей: магнетрона и резонатора. Магнетрон — это вакуумная трубка, используемая для генерации излучения в обычной микроволновке. Она состоит из полого цилиндра-анода и центрального волоска-катода. Под действием напряжения с катода вылетают электроны и начинают двигаться по сложным траекториям внутри цилиндра, испуская микроволны. По волноводу они передаются от магнетрона в резонатор, похожий на медное ведро, закрытое крышкой. Как утверждает изобретатель двигателя Роджер Шойер, тут-то и начинается самое интересное.

По словам Шойера, главная фишка EmDrive — это форма резонатора. Изобретатель предполагает, что из-за разницы в диаметре передней и задней стенок (как у дна ведра и его крышки) на них действуют разные по величине силы, вызванные стоячей электромагнитной волной в резонаторе. Их равнодействующая и толкает двигатель вперед, создавая тягу, которая направлена в сторону «дна». Впоследствии, после нескольких спорящих с этой идеей сообщений, Шойер уточнил, что реальный механизм несколько сложнее и может быть связан с проявлением эффектов специальной теории относительности (СТО).

Что с ним не так?

В самом деле, если взглянуть на первое объяснение механизма работы двигателя, то окажется, что оно напоминает историю барона Мюнхгаузена, вытащившего себя и коня из болота за волосы. EmDrive — замкнутая система, которая ничего не выбрасывает в окружающее пространство. Такой объект не может увеличивать свой импульс без внешних воздействий, как и Мюнхгаузен не мог увеличить свой, как бы сильно он ни тянул. Сторонники двигателя парируют эти аргументы тем, что можно допустить отталкивание резонатора от вакуумного состояния или же привлечь к объяснению СТО. Однако физики неоднократно отмечали грубость таких оценок или отсутствие в них физического смысла.

Но все-таки суть заявлений Шойера состояла не столько в теоретических описаниях, сколько в том, что он якобы зафиксировал реальную тягу от двигателя. На своем сайте исследователь указывает величину тяги примерно в 200−230 мН/кВт — больше, чем у ионных двигателей, которые толкают космические аппараты, выбрасывая ускоренные в электрическом поле заряженные частицы.

Решив, что объяснять эту тягу — дело теоретиков, несколько групп экспериментаторов проверили EmDrive в своих лабораториях. Такую работу проделали исследователи из китайского Северо-Западного политехнического университета и Технического университета Дрездена. Недавно к ним присоединились и авторы статьи, вышедшей в Journal of Propulsion and Power, исследователи из подразделения NASA Eagleworks, которые традиционно занимаются наиболее спорными и «футуристическими» проектами агентства.

Есть, но маленькая?

Первые тесты дали вроде бы обнадеживающие результаты: на включенное устройство действовала некая сила. Однако ее значение оказалось намного меньше, чем предсказанная Шойером величина, причем чем аккуратнее был поставлен эксперимент, тем меньшая регистрировалась тяга. Но ведь дело в принципе: откуда она может вообще браться? Если не рассматривать путаных объяснений Шойера, то можно выделить несколько побочных процессов, которые теоретически могут обеспечить тягу. Это могут быть потоки воздуха, связанные с нагревом двигателя, или тепловое расширение самой экспериментальной установки. Слабую силу способно создавать отталкивание от зарядов, «оседающих» на стенах тестовой камеры, или взаимодействие EmDrive с магнитными полями проводов, или давление излучения, покидающего резонатор.

С потоками воздуха бороться проще всего — достаточно проводить испытания в вакууме. Такие тесты были проделаны учеными из Дрездена, которые обнаружили тягу на уровне всего 0,02−0,03 мН/кВт — на пределе погрешности измерений. Кроме того, физики отметили, что использовали резонатор (то самое медное «ведро») с невысокой добротностью. Излучение быстро покидало его, увеличивая шансы на вклад других побочных процессов. Сотрудники NASA Eagleworks получили немного бóльшие цифры — 1,2±0,1 мН/кВт. При этом они утверждают, что отследили все возможные источники побочных процессов.

Это много или мало?

Строго говоря, миллиньютон (мН) — это меньше, чем вес одной песчинки сахара. Но если говорить о реактивном полете в космосе, то даже тяга 1 мН, непрерывно действуя на протяжении нескольких лет, позволяет разогнать 100-килограммовый аппарат до приличных скоростей.

Можно подсчитать, что за десять лет такой зонд разгонится на 3 км/с и (с учетом стартовой второй космической скорости) преодолеет порядка 3,5 млрд км. Но если мы оценим тягу на уровне, который обещает Шойер (200 мН/кВт), то получим ускорение уже до 600 км/с и дистанцию в 660 астрономических единиц — расстояний от Солнца до Земли.

Так — слабо, но очень долго и экономно расходуя рабочее тело — действуют ионные и фотонные двигатели. Первые «выстреливают» в пространство заряженными ионами, разогнанными до десятков километров в секунду. Их тяга может достигать 60 мН/кВт, однако они требуют использовать рабочее тело — обычно запас инертного газа. К примеру, аппарат Dawn, который недавно завершил основную миссию по исследованию Цереры, был вынужден взять на борт 425 кг ксенона.

Фотонные двигатели обладают несравненно меньшей тягой, порядка нескольких микроньютонов на киловатт мощности лазерного излучения. Источником тяги в них выступает импульс фотонов, вылетающих в космическое пространство. Зато фотонные двигатели не требуют брать с собой ни топлива, ни рабочего тела.

В самом конце 2016 года Китайская академия космических технологий (CAST) сообщила, что уже несколько лет проводит собственные исследования потенциальных возможностей EmDrive и его применения. По словам одного из руководителей CAST Чэня Юэ, организация провела собственные, «многолетние и многократно повторенные» эксперименты, подтвердившие наличие у EmDrive тяги. Использованный в Китае прототип создавал всего несколько миллиньютонов, но в ближайшее время будут разработаны новые конструкции, рассчитанные на 100 мН и больше. Возможно, они будут испытаны уже на орбите.

Нельзя забывать о пассивных двигателях, не требующих ни электроэнергии, ни топлива для своей работы, — о солнечных парусах. Тяга, которую они развивают, определяется площадью паруса и расстоянием до Солнца. Около Земли 1 м² отражающего материала будет развивать тягу в 0,1 мН. Суммарная тяга японского экспериментального аппарата IKAROS с парусом в 200 м² достигала как раз 2 мН. Для понимания масштаба добавим, что тяга двигателей сверхтяжелой ракеты Saturn V, отправлявшей астронавтов на Луну, составляла 34 000 000 Н.

Может, они ошибаются?

Публикация работы в рецензируемом научном журнале означает, что статья прошла проверку несколькими независимыми экспертами в соответствующей области. Эта процедура поддерживает достаточно высокий уровень статей, но даже она не позволяет избежать ошибок.

Можно вспомнить, как в 2014 году международная коллаборация BICEP опубликовала результаты своих многолетних исследований в одном из самых престижных научных журналов Physical Review Letters. Ученые утверждали, что обнаружили следы гравитационных волн при изучении реликтового излучения. Однако эта трактовка была неверной, и сенсационные результаты оказались влиянием галактической пыли.

Журнал, в котором команда Eagleworks опубликовала свою работу, может похвастаться в семь раз меньшим индексом цитирования, чем Physical Review Letters. Поэтому существует даже мнение о том, что процедура рецензирования в нем не столь строга и могла пропустить работу, несмотря на огрехи. Стоит отметить, что и само подразделение NASA Eagleworks — совсем небольшая лаборатория с финансированием на уровне $50 000 в год. Этого с трудом может хватить на выполнение высокоточного исследования и покупку нужного оборудования.

Работает — и ладно?

Если б стопроцентные доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Но пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы слишком больших энтузиастов «невозможного двигателя». Оно даже стало аргументом для отказа в публикации ранних статей в серьезных научных журналах.

Люди попроще любят замечать, что «работает и ладно, не обязательно же знать как». Однако такой подход может привести к неожиданным проблемам в долгосрочных космических миссиях. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. Никому не нужно, чтоб аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. Так что к классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе — но пока создатели EmDrive не могут показать ни того, ни другого.

Интересно проследить, зачем профессиональные ученые работают с такими сомнительными проектами. С одной стороны, открытие реальной тяги в EmDrive может указать на принципиально новые эффекты и долгожданную «новую физику» за границами существующих моделей. С другой стороны, «закрыв» тягу невозможного двигателя, ученые смогут наконец разрешить давно надоевший всем спор. А по пути — создать новые сверхточные методы для исследования сверхмалых сил.

Новый российский двигатель будет работать в космосе без топлива | ЛИГА-ПРЕСС.РУ

Главная»Новости»Наука и образование»Новый российский двигатель буд…

Лига-пресс, (17:54) 15 ноября 2004 г.

Российские специалисты разрабатывают небольшой двигатель, способный работать на земной орбите без топлива в течение нескольких лет. Об этом сообщил руководитель Роскосмоса Анатолий Перминов на интернет-брифинге. По его словам, двигатель будет работать на новых физических принципах. Перминов добавил, что пока речь идет только о лабораторных исследованиях.

Выступая на брифинге, глава Роскосмоса также сообщил, что российские предприниматели впервые начали вкладывать деньги в строительство стартового комплекса для ракеты-носителя «Зенит» на Байконуре. Этот комплекс позволит запускать двух- и трехступенчатые «Зениты». Перминов не исключил, что Роскосмос вновь рассмотрит вопрос об использовании таких ракет для запуска пилотируемых кораблей.

Говоря о сотрудничестве с Американским космическим агентством, Перминов сообщил, что Роскосмос получил официальное приглашение главы NASA принять участие в разработке лунной программы. Перминов также отметил, что ни одна страна без помощи других государств не сможет выполнить полет на Марс. Для реализации этого проекта глава Роскосмоса предложил построить на околоземной орбите своеобразный цех из одного-двух блоков и собирать марсианскую станцию в космосе. «Так гораздо дешевле, чем если сначала, как хотят американцы, высадиться на Луну, а уж оттуда стартовать дальше», — заявил Перминов.

На брифинге Перминов признал, что на сегодняшний день в российской космической отрасли нормально развивается только пилотируемая космонавтика. По его словам, существуют серьезные трудности с финансированием программы ГЛОНАСС, которая предусматривает создание глобальной навигационной системы, альтернативной американской GPS. Как сообщил Перминов, на сегодняшний день в рамках этой программы запущены только 11 спутников. Чтобы система полноценно работала на территории России, неодбходимо 18 спутников, а чтобы покрывала весь земной шар — 24 спутника.

Перминов также пожаловался на слабую программу научных исследований в космической сфере. «Хотелось бы, чтобы научная программа шла с приоритетом в сторону российской составляющей. А мы зачастую вынуждены «подстыковываться» к иностранным. Вот и получается, что 80 процентов результатов научной деятельности отдаются Европейскому космическому агентству, а 20 — нам», — заявил глава Роскосмоса.

lenta.ru

28 августа 2022 г. :: В мире

Рекордная жара в Европе

Этим летом во многих странах Европы были побиты температурные рекорды. с какими глобальными процессами это связано и как отразится на нашей жизни.

30 июля 2022 г. :: Медицина

В России зафиксировали заражения «кентавром»

В России выявили семь случаев заболевания новым штаммом коронавируса «кентавр», сообщила заместитель директора ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Наталья Пшеничная. По ее словам, эта доля «пока незначительна».

25 июня 2022 г. :: Культура

«Алые паруса» — 2022 года.

«Алые паруса» — главное торжество выпускников прошло в Санкт-Петербурге.

31 мая 2022 г. :: Право

Верховный суд России расширил понятие самообороны.

Сегодня, 31 мая Верховный суд России расширил пределы допустимой самообороны в случае проникновения грабителей в дом.

24 апреля 2022 г. :: В мире

Минобороны: высокоточными ракетами уничтожены цеха по производству взрывчатки на Украине

Российские военные высокоточными ракетами наземного базирования нанесли удар и уничтожили цеха по производству взрывчатых веществ и порохов для ВСУ в районе Павлограда (Днепропетровская область), заявил официальный представитель Минобороны генерал-майор Игорь Конашенков.

31 марта 2022 г. :: Культура

Не делать драму из отъезда звезд

Пресс-секретарь президента России Дмитрий Песков призвал не драматизировать отъезд некоторых знаменитостей из страны за рубеж в связи со спецоперацией на Украине.

27 февраля 2022 г. :: В мире

Остановка сертификации газопровода «Северный поток – 2» вызовет в Европе огромный скачок цен на газ

Об этом заявил заместитель председателя Совета безопасности России Медведев, заметив, что остановка приведет к тому, что в скором времени биржевая цена на газ в Европе поднимется до €2 тыс. за тысячу кубометров.

02 февраля 2022 г. :: Спорт

Легендарный финал без Джоковича: Надаль выиграл Australian Open

В конце января в Мельбурне состоялся самый громкий и ожидаемый матч в мужском теннисном туре — Даниил Медведев против Рафы Надаля. Ожидания оправдались, игроки провели на корте больше пяти часов и выдали огненный матч.

22 января 2022 г. :: Политика

В Госдуме предложили нанести ядерный удар по США

Депутат Государственной думы РФ Евгений Фёдоров, представляющий «Единую Россию», предложил нанести предупредительный удар ядерным оружием по США в качестве одного из способов воздействия на Вашингтон.

06 декабря 2021 г. :: Медицина

Найден новый способ борьбы с возбудителем COVID-19

Сотрудники кафедры биофизики биологического факультета МГУ совместно с коллегами из
ФИЦ ФТМ и ФНКЦ ФМБА России установили механизм взаимодействия веществ, вызывающих
чувствительность к свету, с шипами коронавирусов человека и нашли вещество, эффективно
обезвреживающее вирус SARS-CoV-2.

Обзор 10 новых двигателей внутреннего сгорания / Хабр

Подписывайтесь на каналы:
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla

Шествие двигателей внутреннего сгорания продолжается, при этом в них появляются инновации – от изменяемой степени сжатия до клапанов без кулачков.

Электрические силовые агрегаты в наши дни на пике моды, но эволюция двигателя внутреннего сгорания не замедлилась. На самом деле, новые изменения происходят быстрее, чем когда-либо.

Рассмотрим, например, этот краткий список последних инноваций двигателя: двигатель с турбонаддувом без кулачков; новый дизель с самым низким в мире коэффициентом сжатия; четырехцилиндровый двигатель с переменным коэффициентом сжатия; первый в мире бензиновый двигатель, использующий зажигание при сжатии.

Здесь мы собрали фотографии двигателей, предлагающих некоторые из последних инноваций в области силовых агрегатов. От интеллектуальных двигателей грузовиков до крошечных моделей с турбонаддувом, мы предлагаем вам подборку основных достижений последних лет. Пролистайте следующие слайды, чтобы увидеть лучшие из них.

2,2-литровый двигатель Mazda SkyActiv-D имеет самый низкий в мире коэффициент сжатия (14,1:1) среди всех дизельных двигателей, что, как сообщается, дает потребителям множество преимуществ. Более низкие показатели сжатия идут рука об руку с более низким давлением и пониженной температурой в верхней части поршня, что способствует лучшему смешению воздуха и топлива, а также уменьшает проблемы с оксидами азота и сажей, давно ассоциирующиеся с дизельным двигателем, говорит Mazda. Более того, более низкий коэффициент сжатия SkyActiv-D обеспечивает меньшее трение и меньший вес конструкции. На нью-йоркском автосалоне на прошлой неделе японский автопроизводитель объявил, что собирается изменить антидизельные настроения последнего времени, установив новый 2,2-литровый дизельный двигатель на компактный кроссовер CX-5 2019 года.

Представьте себе полноразмерный пикап, работающий всего на двух цилиндрах. Это то, на что способен Chevrolet Silverado, благодаря добавлению в новый 2,7-литровый турбодвигатель электромеханического регулируемого распределительного вала и функции активного управления подачей топлива (Active Fuel Management). В целом, двигатель предлагает 17 различных схем отключения цилиндров, что позволяет ему справиться практически с любой ситуацией при движении. «Это все равно, что иметь разные двигатели для работы на низких и высоких оборотах», — отметил главный инженер двигателя Том Саттер в пресс-релизе. «Профиль распределительного вала и синхронизация клапанов полностью отличаются на низких и высоких скоростях». Двигатель мощностью 310 л.с. и крутящим моментом 471.8 Нм заменяет 4,3-литровый V-6 на Silverado.

Производитель суперкаров Koenigsegg Automotive AB возлагает большие надежды на технологию бескулачкового двигателя, которую он представил на концептуальном автомобиле в 2016 году. Известная как FreeValve, эта технология использует «пневмо-гидравлические-электронные» приводы для управления процессом сгорания в каждом цилиндре. Koenigsegg говорит, что с помощью этих приводов, вместо кулачковых валов, можно более точно управлять процессом сгорания в каждом цилиндре. FreeValve также позволяет люксовому автопроизводителю отказаться от других дорогостоящих автозапчастей, включая корпус дроссельной заслонки, кулачковый привод, ГРМ, выпускной клапан, предкаталитический преобразователь и систему непосредственного впрыска. По слухам, компания готовит технологию для установки на суперкар стоимостью 1,1 миллиона долларов, который будет выпущен в 2020 году. В интервью Top Gear основатель компании Кристиан фон Кёнигсегг (Christian von Koenigsegg) заявил, что FreeValve позволит ему построить автомобиль с нулевым уровнем выбросов и двигателем внутреннего сгорания. «Идея заключается в том, чтобы доказать миру, что даже двигатель внутреннего сгорания может быть полностью СО2-нейтральным», — сказал он.

Говорят, что двигатель Nissan VC-Turbo является первым в мире готовым к производству двигателем с переменным коэффициентом сжатия. VC-Turbo разрабатывался более 20 лет, и он использует усовершенствованную многозвеньевую систему для изменения коэффициента сжатия. Во время работы угол наклона многозвеньевых рычагов варьируется, что приводит к регулировке верхней мертвой точки поршней. С изменением положения поршня меняется и степень сжатия. Результат — производительность по требованию. Высокий коэффициент сжатия обеспечивает большую эффективность, в то время как низкий коэффициент сжатия увеличивает мощность и крутящий момент. VC-Turbo доступен в Nissan Altima 2019.

3,6-литровый двигатель Pentastar от Fiat Chrysler Automobiles является примером внимательного отношения к деталям и политики постоянного совершенствования. Двигатель использует две ключевые особенности для повышения топливной экономичности и крутящего момента. Первая из них — это регулируемый подъем клапана (VVL). VVL позволяет двигателю оставаться в режиме пониженного подъема до тех пор, пока водитель не потребует больше мощности. Затем он реагирует переключением в режим повышенного подъема для улучшения сгорания топлива. Вторая инновация — это рециркуляция отработавших газов с охлаждением, которая, как говорят, сокращает выбросы вредных веществ, снижает потери при прокачке и позволяет работать без стука при высоких нагрузках двигателя. Эти особенности обеспечивают Pentastar увеличение экономии топлива на 6%, при этом крутящий момент увеличивается на 14,9%. Fiat Chrysler также отмечает, что эти улучшения наблюдаются при оборотах двигателя ниже 3000 об/мин, когда повышенный крутящий момент необходим больше всего.

В наши дни производительность двигателя — это не только крутящий момент и лошадиные силы. Речь идет и об эффективности. Toyota доказала это в 2018 году, представив 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, который, по имеющимся данным, обладает тепловым КПД около 40%. Это большой шаг вперед, учитывая, что большинство современных двигателей приближаются к 30%, что, в свою очередь, означает, что 70% энергии сгорания топлива теряется в виде тепла. Toyota добилась этого с помощью ряда современных усовершенствований, включая длинный ход, высокий коэффициент сжатия, форсунки с двойными распылителями, интеллектуальную регулировку синхронизации клапанов и непосредственный впрыск топлива. Результат: Экономия топлива на трассе 2018 Camry составляет 29 и 41 мг, что на 26% выше по сравнению с предыдущей моделью.

1,5-литровый двигатель EcoBoost от Ford заслуживает внимания, потому что это еще один пример «умного» маленького двигателя, способного управлять относительно большим автомобилем с помощью двух цилиндров. Рядный трехцилиндровый EcoBoost выполняет эту задачу при отключении цилиндра, который определяет ситуацию, когда один цилиндр не нужен, и поэтому автоматически отключает его. Система может отключить или активировать цилиндр всего за 14 миллисекунд для поддержания плавного хода. Однако даже на трех цилиндрах она способна выдать 180 л.с. и 240 Нм крутящего момента (при сгорании 93-октанового топлива). Этот двигатель установлен в европейском Ford Fusion и американском внедорожнике Ford Escape, способном буксировать до 900 кг.

В 2018 году компания Cadillac еще больше увлеклась турбокомпрессорами, представив двигатель Twin Turbo V-8. Twin Turbo использует «горячую V-образную конфигурацию» — то есть устанавливает турбокомпрессоры в верхней части двигателя, в ложбине между головками. Таким образом, инженеры Cadillac утверждают, что они уменьшили общий размер конструкции двигателя и практически ликвидировали отставание турбокомпрессоров. Использованный на Cadillac CT6 V-Sport, новый двигатель выдает примерно 550 л.с. и обеспечивает потрясающий крутящий момент в 850.1 Нм.

Для тех, у кого есть страсть к старомодным лошадиным силам и крутящему моменту, у Dodge есть ответ в виде 6,2-литрового высокомощного двигателя HEMI V-8. Двигатель, выдающий 797 л. с. и 958.6 Нм крутящего момента, большую часть своей мощности черпает из 2,7-литрового нагнетателя — самого большого заводского нагнетателя среди всех серийных автомобилей. Наряду с нагнетателем в двигателе используются высокопрочные шатуны и поршни, высокоскоростной клапанный механизм и два двухступенчатых топливных насоса. 6,2-литровый двигатель, используемый в Dodge Challenger Hellcat Redeye, способен принимать огромное количество бензина в высокопроизводительном режиме, опорожняя бак чуть менее чем за 11 минут. Хорошая новость, однако, в том, что при нормальных дорожных условиях Hellcat все еще находится на отметке 10.69 л/100 км. Dodge хвастается тем, что Hellcat является самым быстрым в отрасли маслкаром с разгоном 0-100 км/ч в 3,4 секунды.

Поговорим о другой крупной инновации в двигателе 2018 года: Mazda выпустила двигатель SkyActiv-X, который, как говорят, является первым в мире бензиновым двигателем, использующим воспламенение при сжатии. Соединив две классические технологии, инженеры Mazda утверждают, что они объединили высокую тягу бензинового двигателя с эффективностью, крутящим моментом и реакцией дизеля. Ключом к их реализации является технология, известная под названием Spark Controlled Compression Ignition, которая максимально увеличивает зону, в которой возможно воспламенение от сжатия, и обеспечивает плавный переход между воспламенением от сжатия и воспламенением от искры. При внедрении двигателя прошлой осенью Mazda сообщила удивительные цифры: крутящий момент повысился на 10-30%, а КПД — на 20-30% по сравнению с предшественником. Mazda говорит, что двигатель также предлагает большую свободу в выборе передаточных чисел, что еще больше увеличивает экономию топлива и ходовые качества двигателя.

Подписывайтесь на каналы:
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla

О компании ИТЭЛМА

Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.

Читать еще полезные статьи:

• [Прогноз] Транспорт будущего (краткосрочный, среднесрочный, долгосрочный горизонты)
• Лучшие материалы по взлому автомобилей с DEF CON 2018-2019 года
• [Прогноз] Motornet — сеть обмена данными для роботизированного транспорта
• Компании потратили 16 миллиардов долларов на беспилотные автомобили, чтобы захватить рынок в 8 триллионов
• Камеры или лазеры
• Автономные автомобили на open source
• McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
• Очередная война операционок уже идет под капотом автомобилей
• Программный код в автомобиле
• В современном автомобиле строк кода больше чем…

Альтернативные силовые установки для транспортных средств

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) уже почти 200 лет служат человечеству. Однако их широкое использование оборачивается целым рядом экологических и ресурсных проблем. 26% всех выбросов антропогенных парниковых газов вызваны сжиганием ископаемого топлива. При этом более 90% топлива,  используемого для автомобилей, судов, локомотивов и самолетов, получено из нефти. При сгорании нефтепродуктов в атмосферу выделяются крайне вредные окись углерода, двуокись углерода, углеводороды, окислы азота и другие компоненты. Загрязнение воздуха выступает причиной каждой девятой смерти в мире и признано одним из крупнейших вызовов в области здравоохранения и окружающей среды. В ряде развитых стран принимаются активные меры по постепенному переводу транспорта с ДВС и расширению использования альтернативных источников топлива. Так, Германия приняла закон о запрете продажи новых автомобилей с ДВС с 2030 г. Страна планирует к 2050 г. сократить автомобильные выхлопы до нуля. Аналогичные инициативы обсуждаются в других странах ЕС, США, Индии.
Более активное использование современных альтернативных силовых установок позволит снизить объем вредных выбросов в атмосферу Земли, сократить расходы на содержание транспортных средств и увеличить их КПД. Разработка таких технологий даст возможность странам, испытывающим дефицит традиционного топлива, уменьшить свою энергетическую зависимость. Ниже рассмотрены перспективные технологии новых типов двигателей для автомобилей, работающих на альтернативном топливе: водородные и метанольные топливные элементы для электромобилей, а также двигатели внутреннего сгорания на диметиловом эфире.

Версия для печати: 

Альтернативные силовые установки для транспортных средств

ВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Использование водорода в качестве топлива возможно в транпортных средствах как с ДВС, так и с водородными топивными элементами. Однако традиционные поршневые ДВС приспособить к работе на водороде и сложно, и дорого (стоимость эксплуатации и обслуживания такой водородной силовой установки примерно в 100 раз выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания).

Альтернативные вариантом являются топливные элементы (ТЭ), преобразующие химическую энергию топлива в тепло и постоянный электрический ток, питающий электродвигатель или системы бортового питания транспортного средства. ТЭ представляет собой непрерывно перезаряжаемую батарею из двух покрытых катализатором электродов, между которыми находится электролит. Через один электрод подается водород, через другой — чистый кислород или кислород из воздуха, к которым постоянно добавляются химическое топливо и окислитель. Соединение водорода с кислородом обычно происходит внутри пористой полимерной мембраны. 
Водородные ТЭ намного более экологичны, эффективны (их КПД составляет 45%, современного автомобильного ДВС — 35%), надежны, способны работать при низких температурах, при этом менее габаритны. Они могут  применяться в качестве силовых установок в гибридных автомобилях, а в электромобилях — в качестве суперконденсаторов. 

МЕТАНОЛЬНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Метанол — высококачественное моторное топливо для ДВС — хорошо зарекомендовал себя и как энергоноситель в ТЭ, используемых в портативной электронике, транспортных приложениях, а также в электромобилях. В ТЭ метанол расщепляется при взаимодействии с атмосферным кислородом (воздухом), в результате этой реакции возникает электрический ток и образуется вода в качестве побочного продукта. 

В настоящее время разрабатываются технологии получения метанола из природного газа (минуя синтез-газ) посредством гидрирования из промышленных выбросов углекислого газа (в долгосрочной перспективе его научатся извлекать прямо из окружающего воздуха). Также ведутся разработки по производству биометанола из биомассы (лигноцеллюлозы), что послужит толчком к массовому распространению метанольных ТЭ.  

ДВИГАТЕЛИ НА ДИМЕТИЛОВОМ ЭФИРЕ 

Серьезным конкурентом традиционным видам ископаемого и синтетического топлива и основной альтернативой дизелю может стать диметиловый эфир (ДМЭ). В сравнении с дизельным топливом эфир лучше горит и более экологичен (не содержит серы, в течение суток полностью разлагается в атмосфере на воду и углекислый газ). Это в целом более чистое топливо, некоррозионноактивное, нетоксичное, не вызывает мутаций, в том числе канцерогенного характера. 

Сегодня ДМЭ производится из переработанного угля, природного газа, биомассы, бытовых и промышленных отходов. Также разрабатывается синтетическое биотопливо второго поколения (BioDME), которое может быть изготовлено из лигноцеллюлозной биомассы. Преобразовать дизельный двигатель в ДМЭ-двигатель можно без больших затрат, что будет стимулировать массовое распространение технологии. 

Вся суть работы нового двигателя SkyActiv-X от Мазда

Как работает сжатие в двигателе будущего от Mazda

Новый мотор SkyActiv-X от Mazda противоречит всем правилам, на которых построена работа бензиновых двигателей. Его работа основана на использовании наддува с целью повышения эффективности, а не для увеличения мощности. Тут коэффициент сжатия составляет 16: 1 (такое соотношение показал прототип), но работает агрегат на топливе с октановым числом 87.

Описание технологии сложно для восприятия и запутанно, и становится еще труднее при более глубоком ее изучении. Mazda делает то, о чем почти каждый автопроизводитель думал, исследовал и, конечно же, желал иметь на вооружении, но по-прежнему не мог отказаться от свечей зажигания.

Смотрите также: Новая Mazda 3 получит уникальный бензиновый мотор с дизельным принципом работы

Система запуска с искровым контролем (SPCCI) – это новый метод сжигания, который позволяет бензиновым двигателям работать на воспламенении от сжатия. Другими словами, тут применяется методология сгорания дизельного двигателя с использованием синхронизации бензинового двигателя.

Основная идея – получить идеальный мотор, который обеспечивает мгновенное сгорание топлива с эффективным отведением тепла и нулевым трением. Этого невозможно пока достичь на практике, но японский бренд стал намного ближе к желаемому идеалу. Миссия Mazda – внедрить в бензиновые двигатели зарядное зажигание (HCCI) для максимальной эффективности.

Его суть заключается в том, что во время такта сжатия поршень перемещается вверх к головке цилиндра, увеличивая давление и температуру воздушно-топливной смеси, содержащейся внутри. Давление и температура поднимаются так высоко, что даже без свечи зажигания бензин начинает испаряться, когда поршень приближается к верхней точке своего хода. Полное сгорание происходит одновременно очень быстро и все давление, создаваемое при этом, превращается в полезную работу, заставляя поршень двигаться вниз. Так выглядит технология в теории. Реальность же не такая радужная и идеальная.

Технологические особенности воспламенения сжатием

Проблема с HCCI заключается в том, что существует очень узкий диапазон оборотов и положения дроссельной заслонки, при которых возможно применение технологии. Она работает лучше всего при небольшой нагрузке на двигатель и умеренно низких оборотах. Вне этого диапазона время горения является хаотичным и трудно контролируется.

Если детонация возникает не по нормативам, предусмотренным техническими параметрами, то в лучшем случае теряется эффективность, в худшем – уничтожается двигатель. Итак, есть 2 опорных момента:

1. Существует узкий диапазон, в котором возможно применение HCCI.
2. Вне этого диапазона требуется искровое зажигание.

Так, появляется необходимость решения задачи легкого переключения между искровым зажиганием и воспламенением от сжатия.

Но что, если не нужно полностью переключаться? Что, если всегда использовать свечу зажигания? Это именно то, что сделали инженеры Mazda. В диапазонах, где воспламенение от сжатия невозможно, двигатель SkyActiv-X работает как любой другой бензиновый агрегат. Поршень перемещается вверх, сжимая воздушно-топливную смесь до верхней мертвой точки, где свеча зажигает смесь, а пламя движется наружу, толкая поршень вниз, создавая ход мощности.

Когда это возможно, двигатель работает так же, как дизельные двигатели, хотя и с предварительно смешанным топливом, и с прямым впрыском топлива. Воздух при поступлении закручивается, создавая однородную среду, когда поршень достигает вершины своего хода. В идеале соотношение воздух-топливо в этот момент составляет около 37: 1. Это примерно как и у традиционных бензиновых двигателей. Здесь прямая топливная форсунка уменьшает подачу бензина, понижая соотношение воздух-топливо к подходящему для свечи зажигания показателю примерно до 29: 1.

Эти две отдельные области смешения играют важную роль. По мере того, как поршень движется вверх, топливо становится опасно близким к воспламенению от тепла и давления от сжатия (следует понимать, что это обычное октановое топливо с коэффициентом сжатия 16: 1). Перед детонацией смеси активируется свеча. Более разряженная область воздуха рядом с пробкой сгорает, создавая небольшое расширяющееся воспламенение.

При дополнительном давлении от этого возгорания окружающий очень сухой воздух не может больше оставаться в изначальном состоянии. Почти мгновенно вся смесь взрывается. И тут разработка Mazda приобретает такой смысл — использовать свечу зажигания для оптимального времени горения и применять компрессионное воспламенение, чтобы получить невероятно высокую эффективность.

Смотрите также: Топ-10 наиболее перспективных автомобильных разработок

Но как насчет нагнетателя, низкооктанового топлива и любого цикла Миллера? Все, что сначала кажется противоречивым, имеет рациональное объяснение.

Изучение системы подачи воздуха высокой мощности от Mazda

Mazda уклоняется от того, чтобы нагнетатель, которым комплектуется двигатель SkyActiv-X, называть корневым. Специалисты предпочитают говорить об этом как о «системе подачи воздуха высокой мощности», но в действительности это и есть нагнетатель корневого типа.

Инженеры и представители марки не хотят называть все своими именами, так как нагнетатели обычно связаны с лошадиной силой, а не с эффективностью. В этом случае агрегат используется для экономии топлива, снижает температуру горения, уменьшает выбросы и потери тепла на цилиндр, повышает КПД двигателя.

Стандартное октановое число соответствует соотношению сжатия 16: 1.

Если бы у Mazda был независимый технологический путь развития, то в двигателях SPCCI использовалось бы топливо с октановым числом – 80, а не элитарное с показателем 87. Причина тут очевидна, технология сжатия завязана на детонации.

Важно понимать, что такое воспламенение означает самопроизвольное возгорание топлива. Использование низкооктанового бензина в этом случае затруднит горение. Чем более чувствительным является топливо к изменениям давления, тем легче Mazda контролировать момент его возгорания от свечи зажигания.

Мощный цикл Миллера

Цикл Миллера (синоним современного цикла Аткинсона) – это трюк, используемый на современных двигателях для повышения эффективности. Идея состоит в том, чтобы оставить впускной клапан открытым для части хода сжатия, выталкивая часть воздуха и топлива из цилиндра назад.

Это снижает эффективную степень сжатия и вместе с относительно высоким коэффициентом расширения уменьшает расход топлива. Но Mazda использует цикл Миллера из-за крутящего момента. Тут двигатель достигает максимальной мощности при большой экономии топлива именно благодаря нагнетателю.

Впускной клапан позволяет воздуху выходить во время сжатия, чтобы гарантировать, что детонация не будет выполняться с использованием чрезвычайно высоких коэффициентов сжатия. Много воздуха, плюс высокооктановое топливо для двигателя, и водитель наслаждается стремительно сливающейся впереди дорогой при небольшом расходе бензина на высоких оборотах. Теперь понятно, что в основе двигателя будущего лежит эффективный нагнетатель и мощность.

Видео на тему работы нового двигателя, включаем субтитры, перевод, и наслаждаемся техническими особенностями (для автогурманов):

Автор: Сергей Василенков

Mitsubishi Motors Corporation разработала новый двигатель MIVEC и улучшенную систему AS&G

Токио, 20 октября 2011 – MMC анонсировала создание двух новых топливо-сберегающих технологий: облегченный компактный 1,8-литровый бензиновый двигатель 4J10, включающий новую версию электронного управления фазами газораспределения MIVEC и последнюю версию механизма автоматической остановки и запуска двигателя (Auto Stop & Go (AS&G)). Развитие этих новейших технологий будет играть важную роль в достижении целей MMC в области топливной и экологической эффективности.

Новыми технологиями будут оснащаться Mitsubishi ASX и Mitsubishi Lancer. Исследования компании показали, что автомобили, на которые был установлен такой двигатель, расходовали на 12%меньше топлива по сравнению с обычными. Старт производства Mitsubishi ASX с новым мотором назначен на 20 октября, Lancer – на 27 октября 2011 года.

Основой для развития данных технологий стала «Программа экологических инициатив MMC 2015», которая является ключевой частью среднесрочного бизнес-плана компании – Jump 2013. К 2015 году, согласно данной Программе, планируется достичь 25% сокращения выбросов CO2 по сравнению с 2005 годом. Эта Программа – среднесрочный ориентир экологической концепции развития Mitsubishi Motors Group, главной целью которой является 50% сокращение вредных выбросов в атмосферу к 2020 году.

В рамках поставленных задач, ММС активно занимается развитием новых технологий, которые призваны улучшить эффективность расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания, увеличить число моделей с «чистым дизелем», отвечающих самым последним экологическим правилам Японии и Европы, а также усовершенствовать технологии бензиновых двигателей. В то же время, MMC поддерживает развитие и внедрение автомобилей с электрическим мотором, таких как Mitsubishi i-MiEV, коммерческого Mitsubishi MINICAB-MiEV, а также электромобилей с увеличенным запасом хода.

Новый двигатель 4J10 MIVEC (объем 1.8 л, цельно-алюминиевый 4-цилиндровый блок, 16-клапанный, с одим верхним распределительным валом) комплектуется новым поколением системы изменения фаз газораспределения MIVEC, которая непрерывно регулирует подъем впускного клапана , момент и длительность  открытия клапана. Новая система MIVEC в совокупности с улучшенной конструкцией поршня и камеры сгорания, обеспечивающей стабильное сгорание и  снижение  трения поршня о стенки цилиндра обеспечивает значительную экономию топлива без потерь мощности и крутящего момента.

Впервые MMC установила систему изменения фаз газораспределения с электронным управлением MIVEC на свои двигатели в 1992 году с целью повышения эффективности работы мотора на любой скорости. С того времени компания внедрила систему MIVEC в большинство своих двигателей, обеспечив сразу два значимых достижения: высокий уровень экологической эффективности (топливная экономичность, уменьшение вредных выбросов в атмосферу) и мощный мотор. До настоящего времени компания использовала два типа системы MIVEC. Первый тип системы позволяет изменять  величину подъема клапана и  длительность открытия клапана в соответствии с увеличением скорости вращения двигателя, тогда как второй (использующийся в двигателе 4B10) тип позволяет системе контролировать время открытия клапана на непрерывной основе.

Обновленная система MIVEC, используемая в двигателе 4J10, обладает достоинствами двух предыдущих версий.. В конструкции применен единый механизм, обеспечивающий возможность изменения  величины подъема клапана,  а также время и длительность  открытия клапана, причем система делает эту работу постоянно,   на всех режимах работы двигателя. Таким образом, достигается максимально возможный контроль над работой клапанов, что также снижает «насосные потери» за счет точного  регулирования объема смеси  путем изменения фаз открытия клапанов, что позволяет достигнуть лучших показателей по экономии топлива.

Новая версия системы MIVEC может применяться в двигателях с одним верхним распределительным валом, что обеспечивает снижение веса мотора и габаритных размеров за счет сокращения количества деталей.
Новый двигатель 4J10 MIVEC производится на заводе Shiga Powertrain Plant. Компания планирует последовательно ввести его на других моделях.

Auto Stop&Go (AS&G) – система автоматического отключения двигателя при кратковременных остановках (например, на светофорах), позволяющая существенно снижать расход топлива. На сегодняшний день,  MMC применяет эту технологию на некоторых моделях с МКПП для европейского рынка, включая ASX и Lancer.

Последняя версия системы AS&G, разработанная ММС, использовалась для моделей, оборудованных бесступенчатым вариатором CVT. Работа системы контролируется собственным блоком управления, который отныне является такой же неотъемлемой частью автомобиля как двигатель, вариатор, система курсовой устойчивости и климат-контроль.  Среди других изменений  использование более мощной и надежной аккумуляторной 12В батареи и специального инвертора (преобразователя постоянного тока в переменный), использующегося для предотвращения  обрывов в аудио системе и не допущения сброса установок при отключении двигателя в различных автомобильных системах, например, в системе навигации.

Совмещение системы AS&G с двигателем MIVEC нового поколения позволяет осуществить быстрый повторный запуск двигателя и начальную динамику разгона, что обеспечивает такую же плавность старта как и на обычном моторе без AS&G. Кроме того, повышается эффективность расхода топлива, так как при перезапуске MIVEC позволяет использовать меньше воздуха и топлива, сохраняя низкий подъем клапана при работе двигателя во время перезапуска. Система AS&G также контролирует тормозные усилия при отключении двигателя до его перезапуска. Это означает, что при остановке на уклонах колеса автомобиля будут надежно заблокированы до тех пор, пока водителем не будет нажата педаль акселератора.

Этот космический двигатель, финансируемый НАСА, не требует топлива

Испытательный стенд для безтопливного космического двигателя Джеймса Вударда на эффекте Маха.

Джеймс Вудард

Большинство космических кораблей сжигают ракетное топливо для взлета, маневрирования и — в случае SpaceX — приземления. Но что, если бы вы могли питать космический корабль полностью электричеством?

По сути, у вас будет бестопливный двигатель.

Это именно тот двигатель с эффектом Маха, который Джеймс Вудворд, почетный профессор физики в Фуллертоне, и несколько его коллег изобрели с помощью гранта NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Привод зависит от физики, описанной в теории относительности Эйнштейна через австрийского физика Эрнста Маха, показывает отличные перспективы в ранних испытаниях и сейчас находится на втором этапе испытаний.

Это в значительной степени святой Грааль космонавтики, потому что, как говорит Вудворд, этот двигатель может обеспечивать не только локальные путешествия в нашей Солнечной системе, но и межзвездные путешествия.

Как это работает?

По сути, привод Вудворда делает стопку пьезоэлектрических кристаллов то тяжелее, то легче, подавая на них электрический ток. Это не магия, и он не использует исцеляющие кристаллы Нью Эйдж; пьезоэлектрические кристаллы расширяются и сжимаются под воздействием электричества, а это значит, что они взаимодействуют с тем, что, по словам Эйнштейна, является универсальными инерционными полями во Вселенной, вызванными гравитацией. Если вы можете сделать что-то тяжелее в одно мгновение и легче в следующее, вы можете использовать тот же ньютоновский принцип «каждая реакция вызывает равномерную и противоположную реакцию» ракетных двигателей, который существенно отбрасывает материю позади себя, чтобы двигаться вперед. — для создания тяги.

Очевидно, это известный эффект, основанный на «проверенной экспертами, технически достоверной физике».

БОЛЬШЕ ДЛЯ ВАС

Абсолютно важная и удивительная часть заключается в том, что вы не теряете свои кристаллы безвозвратно, фактически выбрасывая их. Вы толкаете их, когда они тяжелые, тянете их назад, когда они легкие, и усредняете свой импульс, чтобы двигаться вперед.

«Если теперь у вас есть механическое колебание с двойной частотой, вы можете надавить на него, когда оно станет более массивным, и потянуть его назад, когда оно станет менее массивным», — сказал мне Вудворд. «У вас есть импульс, но вам не нужно бросать его и прощаться. Вы можете отбросить его, когда он станет более массивным, а затем из-за этого взаимодействия с этим инерционным гравитационным полем вы можете позволить ему стать менее массивным, а затем втянуть его обратно».

Вудворд считает, что каждый небольшой привод с эффектом Маха может генерировать около ста миллиньютон силы. Учитывая, что среднее яблоко, лежащее на вашем столе, оказывает на стол силу около одного ньютона только из-за земного притяжения, вам понадобится их много для питания космического корабля.

Особенно, если он уже не в космосе, в условиях невесомости.

В настоящее время двигатели с эффектом Маха представляют собой шестисантиметровые кубы: кубы чуть больше двух дюймов с каждой стороны. Вудворд говорит, что сделав их более эффективными, вы получите больше мощности от каждого из них. И вы можете складывать столько из них, сколько хотите, внутри, на и вокруг вашего космического корабля.

Тогда речь идет о том, сколько электричества вы можете произвести на своем корабле для питания двигателей.

Послушайте мое интервью с Вудвордом в подкасте TechFirst :

«Если эти приблизительные расчеты верны в 100 миллиньютонах или около того, хорошо, вы говорите о… десять ньютонов на киловатт, — сказал мне Вудворд. «Десять ньютонов на киловатт приближаются к тяжелой подъемной силе… вам не нужна химическая ракета, чтобы вывести эти штуки на орбиту, если вы заставите их работать очень хорошо. Вы можете просто залезть внутрь… и включить эту штуку.

Что сделает двигатель с эффектом Маха совершенным электромобилем, способным перевезти вас в любую точку планеты или Солнечной системы… и даже за ее пределы. Питание двигателей и обеспечение электричеством: вероятно, атомная электростанция.

Футуристично, конечно.

Первые приложения, по словам Вудворда, будут в спутниках. В настоящее время спутники используют химические ракеты для поддержания орбиты и выравнивания; двигатели, работающие на электричестве, могли бы значительно продлить срок их полезной службы и не требовали бы огромного количества энергии или масштабирования. Солнечные батареи обеспечат все необходимое топливо.

Однако все это зависит от экспертной оценки и повторения результатов Вудворда, что в первую очередь касается самого последнего гранта НАСА. Различные ученые и инженеры по всей Северной Америке будут тестировать и, надеюсь, независимо проверять результаты Вудворда, в том числе Мишель Бройлс, Джордж Хэтэуэй из Hathaway Research в Онтарио, Канада, ученый, работающий по контракту с НАСА, и Майк Макдональд, аэрокосмический инженер из США. Лаборатория военно-морских исследований.

Джеймс Вудворд, почетный профессор Фуллертона и изобретатель космического двигателя с эффектом Маха.

Джеймс Вудворд

Только когда результаты Вудворда будут независимо подтверждены несколькими исследователями, учеными и инженерами, НАСА узнает, финансирует ли оно потенциального победителя или многообещающую, но в конечном итоге тупиковую технологию.

Вудворд, которому 79 лет и он пережил рак с рецидивом лимфомы Ходжкина, был немного сбит с толку, когда я попросил его запланировать на несколько лет вперед, предполагая, что его «штуковина», как он ее называет, работает.

Я спросил его: куда бы вы отправились с работающим космическим кораблем Эффекта Маха?

— Знаешь, я особо об этом не думал, — ответил он. «Очевидный ответ — внимательно изучить внешнюю Солнечную систему, потому что это сделало бы путешествие за пределы Солнечной системы относительно простым и не таким уж дорогим, знаете ли. Это было бы очевидным местом.

И, по словам Вудворда, при условии адекватного тестирования полет к относительно близкому красному карлику Проксиме Центавра был бы замечательным.

«Это красный карлик, и у него есть планета в обитаемой зоне, на которую, возможно, стоит взглянуть», — говорит Вудворд.

Вудворд работал над двигателем на эффекте Маха большую часть своей жизни, по сути, вдохновленный наблюдением в 1967 году спутника, который, как он думал, движется по странной орбите, и профессором физики в Нью-Йоркском университете, который сказал ему, что если он захочет быть лучшим в мире экспертом в чем-то, выбрать действительно сложную проблему и быть готовым работать над ней годами.

Но он не приписывает себе все эти усилия.

«И я хотел бы сказать вам, что это было великолепие, гениальность и все такое прочее, но это не так», — говорит он. — Это было просто глупо, черт возьми.

Это будет невероятная удача, а также некоторая гениальность и упорная настойчивость, если другие смогут воспроизвести его экспериментальные результаты и масштабировать их до полезных размеров для спутников и кораблей. Это большой шанс — тестер Майк Макдональд дает шанс от 1 из 10 до 1 из 10 миллионов (и до верхней границы этого спектра) — но это шанс.

И даже за выстрел в темноте, который может привести к функциональному космическому приводу, стоит бороться.

Получите полную стенограмму нашего разговора.

Подписывайтесь на меня в Twitter или LinkedIn. Посетите мой веб-сайт или другие мои работы здесь.

Новый способ запуска ракет без топлива? | Космос

Обычные химические ракеты, такие как будущая система космического запуска НАСА, используют топливо для получения энергии. Но что, если бы им больше не требовалось топливо, и вместо этого они могли бы использовать квантованную инерцию для тяги? Концепция радикальной теории, которая в настоящее время финансируется DARPA. Изображение через Боинг. Ракеты

— это мощные машины, которые могут запускать спутники на орбиту и отправлять космические корабли к дальним пределам Солнечной системы. Однако у них есть свои пределы; обычные химические ракеты дороги в использовании из-за необходимого им топлива. А что если ракеты больше не нужно топливо для движения? Удивительная теория квантованной инерции (КИ) предлагает именно такой сценарий. Концепция относительно проста. Вам просто нужно преобразовать излучение Унру — теоретическую форму квантовых частиц — в тягу. На этой неделе (17 сентября 2018 г.) Плимутский университет в Великобритании объявил, что один из его исследователей получил финансирование от правительства США для изучения этой идеи.

Спорное, но интересное предложение исходит от физика Майка Маккаллоха. Впервые он предложил эту идею еще в 2007 году, но теперь в дело вмешивается Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), которое выделило 1,3 миллиона долларов на четырехлетнее изучение концепции. Исследование финансируется в рамках программы DARPA Nascent Light-Matter Interactions, заявленной целью которой является улучшение фундаментального понимания того, как контролировать взаимодействие света и инженерных материалов.

В заявлении МакКаллока из Университета Плимута говорится, что если бы удалось разработать двигатель нового типа, требующий только электроэнергии, это могло бы сделать ракеты дешевле и безопаснее в использовании.

Физик Майк Маккалох из Университета Плимута в Великобритании получил грант от правительства США на исследование метода движения QI. Изображение из Университета Плимута.

В этой работе Маккалок будет сотрудничать с учеными-экспериментаторами из Дрезденского технического университета в Германии и Университета Алькала в Испании.

Первым важным шагом является разработка полностью прогнозирующей теоретической модели того, как материя взаимодействует с излучением Унру, с использованием квантованной модели инерции. Это предоставит ученым новый инструмент для предсказания взаимодействий света и материи. По словам МакКаллоха:

В конечном счете, это может означать, что вам не понадобится топливо для запуска спутника. Но это также означало бы, что вам нужен только источник электроэнергии, например, солнечная энергия, чтобы перемещать любой корабль, когда он находится в космосе. У него есть потенциал, чтобы сделать межпланетные путешествия намного проще и межзвездные путешествия.

Двигатель EMDrive. EMDrive — это еще одна концепция бестопливного двигателя, но это закрытая система, безреактивный двигатель, без взаимодействия между «щитом» и внешними частицами, такими как излучение Унру. В статье 2016 года Майка МакКоллуха показано, как можно протестировать QI на EMDrive. С тех пор многие ученые пришли к выводу, что EMDrive невозможен, поскольку он, казалось бы, нарушает закон сохранения импульса и третий закон Ньютона. Изображение предоставлено SPR Ltd./www.emdrive.com.

Так что же такое QI? По сути, он предсказывает, что объекты могут толкаться вперед за счет различий в интенсивности излучения Унру в космосе, подобно тому, как корабль может быть подтолкнут к причалу, потому что со стороны моря на него падает больше волн. Если объект был достаточно ускорен — например, вращающийся диск или даже свет, отражающийся между зеркалами — тогда волны Унру, с которыми он сталкивается, могут быть затронуты щитом. Это означает, что если над объектом разместить демпфер, то теоретически он должен создавать восходящую тягу. Макколлуч считает, что это может произвести революцию во многих различных видах транспорта и двигателей на Земле, а не только в ракетах:

Я считаю, что QI может изменить правила игры в космической науке. Я всегда думал, что его можно использовать для преобразования света в тягу, но он также предлагает способы усилить эту тягу. Очень интересно, что теперь у меня есть возможность протестировать его.

Кстати, у КИ есть приложения и в чистой науке. Он использовался для предсказания вращения галактик без участия темной материи.

Идея QI является частью более масштабного проекта по исследованию новых методов движения для возможных будущих космических путешествий. В 2010 году НАСА объявило о проекте 100-летнего звездолета с намерением захватить:

… несколько поколений, чтобы посвятить себя исследованиям и разработке прорывных технологий для достижения конечной цели межзвездных космических путешествий.

В 2011 году DARPA совместно с НАСА выступило спонсором 100-летнего симпозиума звездолетов, на котором были представлены презентации по технологиям, биологии, физике, философии, социологии и экономике межзвездных полетов.

В 2016 году Маккалок опубликовал статью о том, как можно протестировать QI на EMDrive. Эта идея вызвала свою долю критики, но теперь новое финансирование DARPA позволит ученым исследовать ее дальше.

Еще одна радикальная концепция футуристического звездолета НАСА, который также будет использовать концепцию бестопливного двигателя — «варп-двигатель» — для путешествия по Солнечной системе и даже к ближайшим звездам. Изображение предоставлено Марком Радемейкером/Flickr.

Итог: ракеты дороги, и, поскольку они несут на борту большое количество топлива, они также опасны. Новая концепция с квантованной инерцией — также известная как QI — может произвести революцию в запуске спутников на орбиту, отправке космических кораблей в дальний космос и даже в транспорте здесь, на Земле… если это сработает.

Узнайте больше от McCullouch: Physics from the Edge

Через Университет Плимута

Пол Скотт Андерсон

Просмотр статей

Об авторе:

Пол Скотт Андерсон страстно увлекался исследованием космоса, когда он был ребенком, когда смотрел «Космос» Карла Сагана. В школе он был известен своей страстью к исследованию космоса и астрономии. В 2005 году он начал свой блог The Meridiani Journal, который представлял собой хронику исследования планет. В 2015 году блог был переименован в Planetaria. Хотя он интересуется всеми аспектами освоения космоса, его главной страстью является планетарная наука. В 2011 году он начал писать о космосе на фрилансе, а сейчас пишет для AmericaSpace и Futurism (часть Vocal). Он также писал для Universe Today и SpaceFlight Insider, публиковался в The Mars Quarterly и писал дополнительные статьи для известного iOS-приложения Exoplanet для iPhone и iPad.

Израиль разрабатывает поршневой двигатель, работающий на воде, спирте – без газа

В анналах бизнеса успешные компании, возникшие в гаражах их основателей, приобрели почти мифическое значение. Корпоративные гиганты, такие как Apple, Google и Hewlett-Packard, начинали с небольших мастерских, примыкающих к домам их создателей. Теперь еще один небольшой гаражный семейный бизнес, управляемый тремя израильтянами недалеко от Майами, штат Флорида, который заявляет, что им удалось заново изобрести двигатель внутреннего сгорания, стремится присоединиться к элитной группе легендарных гаражных стартапов.

Компания под названием MayMaan Research, LLC разработала систему для работы традиционного поршневого двигателя с комбинацией 70% воды и 30% этанола (или любого другого спирта) — бензин или дизельное топливо не требуются. Эта революционная система может быть применена, как говорят ее основатели, с простыми, но сложными модификациями существующих конструкций двигателей, и экономит 50% затрат на топливо, производит гораздо меньше выбросов, чем бензин или дизель, и до 60% более эффективна, чем бензин. На сегодняшний день MayMaan построила четыре действующих прототипа, включая автомобиль, генератор и различные двигатели. Несмотря на то, что компания переросла свое гаражное происхождение и превратилась в исследовательскую лабораторию, она по-прежнему проникнута духом стартапа.

MayMaan — детище 81-летнего Иегуды Шмуэли, талантливого изобретателя, инженера и главного механика. При содействии сыновей Эйтана и Дорона и поддержке впечатляющей команды исполнительного руководства, включая Джо Накаша, основателя и председателя Jordache Enterprises; Едидия Яари, председатель компании и бывший президент и главный исполнительный директор израильского управления разработки вооружений Rafael; Малкольм Хенлейн, генеральный директор и исполнительный вице-председатель Конференции президентов; и других выдающихся личностей, прорывная технология MayMaan планирует революционизировать мир транспорта, от легковых автомобилей до грузовиков, локомотивов и даже кораблей.

Эйтан Шмуэли, президент компании, объясняет: «Все началось, когда мой отец был мальчиком и жил в Израиле. Он не видел конца войнам и в очень молодом возрасте понял, что если можно устранить или уменьшить зависимость от нефти, то эти проблемы можно решить». Шмуэли добавляет в более шутливой ноте: «В то же время действовало нефтяное эмбарго, и у моего отца не было денег, чтобы заправить мотоцикл». Иегуда Шмуэли читал и думал о способах решения проблемы, говорит сын Эйтан, и рассматривал возможность каким-то образом использовать силу воды, используя ее водородные компоненты. В конце концов семья переехала в Соединенные Штаты, где они основали успешный типографский бизнес. В этот момент Иегуда решил вернуться к своей страсти, разработке новой технологии использования водорода, и начал экспериментировать.

Иегуда, который учился в Технионе и когда-то был главным инспектором по производству джипов в Армии обороны Израиля, преуспел в разработке топлива, состоящего из 70% воды и 30% этанола, вместе с двигателем для его работы. Водяная смесь превращается в чисто сгорающее топливо, которое питает двигатель и создает очень высокий крутящий момент, обеспечивая эффективную и мощную работу.

Братья Накаш, известные бизнесмены и основатели Jordache Enterprises, которые, по словам Эйтана, «имеют ту же страсть, что и мы, к развитию альтернативной энергетики», присоединились к семье Шмуэли и инвестировали в MayMaan, чтобы помочь развить видение Иегуды из доказательство концепции в реальный готовый продукт.

Первой целью революционной технологии MayMaan, по словам Дорона Шмуэли, вице-президента компании, являются дизельные двигатели. «Они — главная цель нашей технологии — они повсюду». Он объясняет, что ни одно из современных технологических решений, таких как двигатели с электроприводом, не может заменить дизельные двигатели, используемые в грузовиках, генераторах и тяжелой технике. В то же время дизельные двигатели печально известны загрязняющими веществами, которые они выбрасывают в воздух. MayMaan находится на завершающей стадии разработки дизельного генератора, работающего со специально разработанным двигателем. Дорон говорит, что генератор будет запущен в производство в течение следующего года и будет продаваться как резервный генератор для предприятий среднего размера, а также как генератор для удаленных мест по всему миру, чтобы помочь дополнить производство электроэнергии. По словам Дорона, технология MayMaan полностью разработана, а ее интеллектуальная собственность (ИС) защищена многочисленными патентами.

MAYMAAN’S TECHNOLOGY «зеленая» и безвредная для окружающей среды. В отличие от дизельных и бензиновых двигателей, технология MayMaan устраняет выброс практически всех оксидов серы (SOx) и оксидов азота (NOx). Эйтан объясняет, что одной из основных проблем альтернативного топлива является высокая стоимость инфраструктуры, необходимой для заправки и производства нового устройства. Это одна из сильных сторон MayMaan, поскольку в ней используется проверенный и популярный двигатель внутреннего сгорания, а его жидкое топливо можно закачивать так же, как и традиционное топливо. И самое главное, его эксплуатация обходится гораздо дешевле, чем любое другое энергетическое решение, включая ископаемое топливо.

Я’ари, бывший глава Rafael, впечатлен технологией, разработанной семьей Шмуэли. «В течение многих лет, — говорит Яари, — я участвовал в разработке различных энергетических решений, в основном в рамках своей работы в качестве главы Rafael. Несмотря на прогресс и развитие, достигнутые в области электричества, я убежден, что двигатель внутреннего сгорания все еще может внести жизненно важный вклад. Чистая технология, разработанная MayMaan, является ярким доказательством преимуществ, которые могут быть реализованы, когда мы найдем новый и инновационный способ противостоять ее недостаткам. Без сомнения, это самый простой и дешевый способ замены дизельных двигателей».

Эйтан объясняет, что название компании MayMaan происходит от еврейского слова, обозначающего водород, один из основных компонентов топлива. Он также приписывает второе значение своему более религиозному брату Дорону, который предположил, что это имя представляет собой комбинацию еврейского слова, обозначающего воду, и библейской манны, которую евреи ели во время своих скитаний по пустыне, прежде чем прийти в Землю Израиля. В этом смысле, объясняет он, MayMaan подобен воде из библейской манны.

Потенциал MayMaan, объясняет Дорон Шмуэли, выходит за рамки финансового значения замены бензина водой и этанолом. «Это геополитический вопрос. Есть огромное преимущество в том, чтобы убрать важность топлива из стран, спонсирующих терроризм. Такие страны, как Китай, голосуют против нас в ООН, потому что эти страны их шантажируют».

Эйтан предсказывает, что их топливная технология на основе воды и этанола в конечном итоге распространится на легковые автомобили, но на это потребуется время из-за консервативного характера автомобильной промышленности, которая в настоящее время осваивает электрические технологии.

Когда Иегуда показал свою революционную технологию Накашу, тот посоветовал ему не афишировать продукт, а оставаться в «режиме скрытности», пока продукт не будет полностью разработан. «Последние шесть лет мы оставались незамеченными, но решили, что сейчас самое подходящее время, чтобы раскрыть себя, поговорить с людьми и сообщить миру, что такое решение существует», — говорит Иегуда.

MayMaan ищет дополнительных партнеров, чтобы оказать влияние на мир. Дорон и Эйтан Шмуэли считают, что это всего лишь вопрос времени, когда MayMaan пополнит ряды успешных гаражных стартапов.

Эта статья была написана в сотрудничестве с MayMaan.

Может ли EmDrive сделать космические путешествия без топлива?

Ученые давно мечтали путешествовать в космосе без громоздких ракет. Теперь НАСА заявляет, что EmDrive, новая двигательная установка, может позволить космическим кораблям путешествовать без сжигания топлива, бросая вызов многовековым законам физики.

Писатели-фантасты использовали футуристические неракетные технологии для приведения в действие вымышленных кораблей, таких как USS Enterprise из «Звездного пути». Новое исследование показывает, что технология может быть больше научной, чем фантастикой.
(TRT Мир и Агентства)

Что такое EmDrive?

EmDrive, сокращенно от «Электромагнитный привод», представляет собой радикально новую силовую установку с довольно простой конструкцией, впервые предложенную почти 20 лет назад.

Это металлический конус с микроволнами, отражающимися внутри его стенок. Когда микроволны ударяются о стенки устройства, оно создает тягу.

Особенность в том, что, в отличие от ракеты, конус полностью закрыт с обоих концов.

Может показаться, что это не так уж и много, но этот медный конусообразный привод нарушает всевозможные законы.
(TRT Мир и Агентства)

Правильно, ни выхлопа, ни пара, из него ничего не «выталкивает», а тягу как бы создает.

Традиционный ракетный двигатель движется вперед, сжигая топливо и выталкивая горячий выхлоп из задней части. Именно так самолеты, космические корабли и почти все, что летает, получает свою тягу.

Как это работает?

Правда в том, что никто не знает. Даже исследователи НАСА, американского космического агентства, изучавшего двигатель, не могут дать объяснения.

Многие ученые ожидали, что EmDrive провалится после вмешательства НАСА. Но произошло обратное.

Собственная лаборатория NASA Advanced Propulsion Physics Laboratory, получившая прозвище Eagleworks, построила версию EmDrive и испытала ее в вакууме. Команда провела свой эксперимент через годичное рецензируемое исследование и опубликовала свои результаты на прошлой неделе.

Они опубликовали документ, в котором говорится, что это работает. Но «как» — это до сих пор загадка.

Разве это не нарушает законы физики?

Сэр Исаак Ньютон предложил три закона движения, которые действовали в течение последних нескольких столетий.

Его третий закон гласит: «Каждое действие должно иметь равное и противоположное противодействие».

EmDrive, кажется, идет вразрез с нашим нынешним пониманием того, как все движется, кажется, «нарушает» третий закон Ньютона.

Ракеты и самолеты движутся вперед, выталкивая выхлопные газы сзади; это пример третьего закона Ньютона.
(TRT Мир и Агентства)

В случае с EmDrive кажется, что тяга все еще присутствует, но нет «действия», которое ее вызывает.

Еще одна причудливая особенность EmDrive была обнаружена, когда ученые НАСА выстрелили в него лазером, когда он был включен. Они сказали, что некоторые из лазеров движутся быстрее скорости света, что опять-таки не должно быть возможным.

Что это значит для космических путешествий?

Без тяжелого и неэффективного ракетного топлива, отягощающего космический корабль, путь из точки А в точку Б был бы намного быстрее.

Топливо на борту космического корабля «Дискавери» весило почти в 20 раз больше, чем сам шаттл.
(TRT Мир и Агентства)

Например, полет на Марс займет всего 70 дней вместо 18-20 месяцев на обычном ракетном корабле.

Путешествие к ближайшей к нам звезде, Альфе Центавра, на чем-то вроде космического корабля НАСА «Дискавери» заняло бы 165 000 лет.

Исследователи НАСА говорят, что с помощью EmDrive мы сможем добраться туда за более разумные 92 года.

Есть ли другое объяснение тяги, которую наблюдало НАСА?

Мы попросили Маттео Кантьелло, специалиста по астрофизике из Института теоретической физики им. Кавли Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, просмотреть опубликованную статью. У него есть другая теория о том, что происходит.

«Эксперименты, которые, казалось бы, нарушают фундаментальные законы физики, в конце почти всегда оказывались ошибочными. И этот, похоже, не исключение.»

Кантьелло, который также является главным научным сотрудником Authorea, считает, что тепло от устройства вызывает воспринимаемую тягу.

«Вероятная причина наблюдаемого ложного доверия связана с неучтенным тепловым расширением устройства.»

Но он сохраняет осторожные надежды.

«Это случай «Чрезвычайные заявления требуют экстраординарных доказательств». И доказательств здесь не хватает, но, надеюсь, последуют новые эксперименты. Я хотел бы оказаться неправым, но на данный момент моя позиция такова, что нет никаких новых здесь физика. Извините, я понимаю, если это не так захватывающе», — сказал он, цитируя известного астронома и астрофизика Карла Сагана.

Кто планирует использовать эту технологию дальше?

Американская компания Theseus Space Inc. планирует оснастить крошечные спутники CubeSats аналогичной двигательной установкой Cannae.

«Theseus собирается запустить демонстрационный CubeSat, который будет использовать технологию подруливающих устройств Cannae для поддержания орбиты на высоте менее 150 миль. Этот CubeSat будет поддерживать свою предельную высоту LEO в течение минимального периода 6 месяцев», — говорится на веб-сайте компании. .

(TRT Мир и Агентства)

Ожидается, что эти небольшие и легкие спутники, известные как CubeSat, станут первым реальным применением технологии EmDrive. (Cannae)

Стирает ли эта технология границы между наукой и вымыслом, или исследователи найдут более приземленное объяснение этого, казалось бы, невозможного устройства?

Omar Elwafaii

Источник: TRTWorld и агентства

6 Автопроизводители и 30 стран объявили о постепенном прекращении продаж бензиновых автомобилей

Климат|60003

https://www. nytimes.com/2021/11/09/climate/cars-zero-emissions-cop26.html

Реклама

Продолжить чтение основной истории

Ford, G.M. и Mercedes согласились работать над тем, чтобы к 2040 году продавать только автомобили с нулевым уровнем выбросов. Но Toyota, Volkswagen и Nissan-Renault не присоединились к этому обещанию.

Прототип полностью электрического грузовика Ford F-150 Lightning в Дирборне, штат Мичиган, в сентябре0276

ГЛАЗГО — По меньшей мере шесть крупных автопроизводителей, включая Ford, Mercedes-Benz, General Motors и Volvo, и 30 национальных правительств обязались в среду работать над прекращением продаж новых бензиновых и дизельных автомобилей к 2040 году во всем мире, а к 2035 г. в категории «ведущие рынки».

Но некоторые из крупнейших мировых производителей автомобилей, в том числе Toyota, Volkswagen и альянс Nissan-Renault, не присоединились к этому обязательству, которое не имеет юридической силы. И правительства США, Китая и Японии, трех крупнейших автомобильных рынков, также воздержались.

Заявление, сделанное здесь во время международных переговоров по климату, было воспринято защитниками климата как еще один признак того, что дни двигателей внутреннего сгорания скоро могут быть сочтены. Электромобили продолжают устанавливать новые мировые рекорды продаж каждый год, и крупные автомобильные компании недавно начали инвестировать десятки миллиардов долларов в переоснащение своих заводов и выпуск новых автомобилей и легких грузовиков с батарейным питанием.

«То, что эти крупные игроки взяли на себя эти обязательства, хотя мы должны убедиться, что они выполняют их, действительно важно», — сказала Марго Оге, бывший высокопоставленный чиновник США по контролю качества воздуха, которая теперь консультирует как экологические группы, так и автомобильные компании. «Это действительно говорит нам о том, что эти компании и их советы директоров согласны с тем, что будущее за электричеством».

Автопроизводители, подписавшие соглашение, обеспечили примерно четверть мировых продаж в 2019 году.

В коалицию вошли 30 стран, включая Великобританию, Канаду, Индию, Нидерланды, Норвегию, Польшу и Швецию. Более ранние подсчеты, основанные на пресс-релизах организаторов конференции, поместили число национальных правительств на 29 и 31 место. выбросы от своих автомобилей в течение определенного периода времени.

Другие страны, впервые пообещавшие продавать только автомобили с нулевым уровнем выбросов к установленной дате, включают Турцию, Хорватию, Гану и Руанду.

Калифорния, штат Нью-Йорк и штат Вашингтон также подписали обязательство. В прошлом году губернатор Калифорнии Гэвин Ньюсом подписал распоряжение, в котором говорится, что к 2035 году в штате будут продаваться только новые автомобили с нулевым уровнем выбросов, хотя регулирующие органы еще не издали правил, регулирующих это. Ранее в этом году губернатор Нью-Йорка Кэти Хоукул подписала закон, ставящий аналогичную цель. Ранее Вашингтон не делал таких официальных обещаний.

В соглашении говорится, что автопроизводители «будут работать над достижением 100-процентного уровня продаж новых автомобилей и фургонов с нулевым уровнем выбросов на ведущих рынках к 2035 году или ранее при поддержке бизнес-стратегии, которая соответствует достижению этой цели, поскольку мы помогаем формировать потребительский спрос». ».

Транспортные средства с нулевым уровнем выбросов могут включать либо электромобили с подключаемым модулем, либо автомобили на водородных топливных элементах, хотя последние изо всех сил пытались завоевать долю рынка. Электромобили по-прежнему могут косвенно производить выбросы, если, например, они подзаряжаются от электростанций, работающих на угле или природном газе. Но в целом они считаются более чистыми, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, и не загрязняют выхлопные трубы.

Два десятка операторов автопарка, в том числе Uber и LeasePlan, также присоединились к коалиции, пообещав использовать только автомобили с нулевым уровнем выбросов к 2030 году, «или раньше, когда рынок позволит».

Во всем мире на транспорт приходится примерно одна пятая часть выбросов углекислого газа человечеством, ответственных за изменение климата, причем немногим менее половины этого объема приходится на пассажирские транспортные средства, такие как легковые автомобили и микроавтобусы.

В последние годы, подстегиваемые опасениями по поводу глобального потепления и загрязнения воздуха, правительства по всему миру, включая Китай, США и Европейский союз, начали активно субсидировать электромобили и вводить более строгие стандарты выбросов для новых бензиновых и дизельных двигателей. -заправленные автомобили.

Стоимость литий-ионных аккумуляторов также снизилась примерно на 80 процентов с 2013 года, по данным BloombergNEF, исследовательской группы в области энергетики, что делает электромобили все более конкурентоспособными по сравнению с традиционными автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, хотя многие потребители по-прежнему опасаются новой технологии из-за опасений. как наличие зарядных станций.

«У нас есть технология, чтобы сделать чистый автомобильный транспорт реальностью, и сегодня ясно, что у нас есть сила воли, чтобы сделать это в следующем десятилетии», — сказал Найджел Топпинг, назначенный британским правительством в ООН « чемпион высокого уровня в области борьбы с изменением климата».

Некоторые из автопроизводителей, подписавших соглашение, уже пообещали очистить автомобили, которые они производят. Г.М. заявила в январе, что намерена прекратить продажу новых автомобилей и легких грузовиков с бензиновым двигателем к 2035 году и переключится на автомобили с батарейным питанием. Volvo заявила, что к 2030 году линейка ее автомобилей станет полностью электрической. Компания Ford, которая в этом году представила электрическую версию своего самого продаваемого пикапа F-150, ранее заявляла лишь о том, что к 2030 году 40% ее автомобилей в мире будут электрическими.0003

«Сейчас мы движемся к тому, чтобы производить революционные электромобили для многих, а не для немногих», — сказала Синтия Уильямс, глобальный директор по устойчивому развитию Ford.

Двумя другими автопроизводителями, подписавшими соглашение, были BYD, китайский автопроизводитель, добившийся значительных успехов в продаже электромобилей в Европе, а также Jaguar Land Rover.

Некоторые крупные автопроизводители, не подписавшие соглашение, тем не менее вкладывают значительные средства в технологии электромобилей. Volkswagen, который шесть лет назад признался в фальсификации своих дизельных автомобилей, чтобы скрыть незаконно высокие выбросы, с тех пор обрисовал планы потратить десятки миллиардов долларов на строительство шести заводов по производству аккумуляторов, установку глобальной сети зарядных станций и запуск более 80 новых электромобилей. моделей к 2025 году.

Николаи Лауде, представитель Volkswagen, сказал, что, хотя немецкий автопроизводитель стремится к быстрому переходу на электромобили, он не присоединился к новому обязательству, потому что глобальный характер его бизнеса означает, что он должен помнить, что «регионы, развивающиеся на разных скорость в сочетании с различными местными предпосылками требуют разных путей» к нулевым выбросам.

Toyota, самый продаваемый в мире автопроизводитель в 2020 году, также заметно отсутствовала в списке подписантов, хотя в этом году она объявила о планах продать 15 моделей электромобилей по всему миру к 2025 году. Японский автопроизводитель был более осторожен в отношении электромобилей. автомобильных технологий, продолжая делать ставку на альтернативы, такие как автомобили на водородных топливных элементах.

Тойота сразу комментировать не стала.

10 альтернатив бензиновому двигателю

В то время как новые технологии бурения и запасы нефти снижают давление цен на бензин и пиковых объемов добычи, спрос на автомобили, работающие на альтернативном топливе, продолжает расти. Экологические проблемы и правительственные постановления сделали поиск заменителей обычного бензинового двигателя внутреннего сгорания приоритетом как для производителей, так и для потребителей. Федеральное правительство требует к 2025 году среднего показателя в 54,5 мили на галлон, что является сложной задачей для традиционных технологий. Калифорния требует увеличения количества автомобилей с нулевым уровнем выбросов или подключаемых гибридных автомобилей.
Но в каком направлении идти? В зависимости от таких соображений, как модели использования, эффективность и стоимость, существует по крайней мере дюжина заменителей бензина в качестве моторного топлива, включая электричество, природный газ, растительное масло и даже солнечный свет. Как отмечает Джон О’Делл из Edmunds.com, даже самые многообещающие источники энергии, такие как природный газ, имеют один и тот же недостаток: отсутствие инфраструктуры для заправки или подзарядки.
Имея это в виду, вот взгляд на альтернативы, доступные сегодня, а также некоторые предварительные прогнозы относительно их перспектив на будущее.

1. Газоэлектрические гибриды

Первые гибридные модели Honda Insight и Toyota Prius (вверху) появились в США в 1999 году, и сегодня в продаже имеется около 40 газоэлектрических моделей. Использование электричества для частичного питания транспортных средств обеспечивает значительную экономию топлива и сокращение выбросов. Газоэлектрические гибриды используют аккумулятор для обеспечения питания на низких скоростях или для управления остановкой / запуском. Аккумулятор заряжается за счет рекуперативного торможения и двигателя внутреннего сгорания, и его не нужно подключать к розетке. В то время как популярный Prius от Toyota (TM) остается самым продаваемым гибридом — в 2013 году будет продано более 200 000 автомобилей — их число сейчас включают суперкары производства Ferrari и Porsche. Гибрид Porsche Panamera S имеет 3,0-литровый двигатель V6 и по-прежнему потребляет 22 мили на галлон по городу и 30 миль на галлон по шоссе.

2. Подключаемые гибриды

Подключаемые гибриды или PHEVS аналогичны газоэлектрическим гибридам, но имеют более крупные батареи, которые могут перемещать автомобиль на ограниченные расстояния только на электричестве, что приводит к нулевым выбросам. Затем батареи можно заряжать, подключив их к источнику электроэнергии. Стоимость аккумуляторов большего размера влечет за собой значительную надбавку к цене — дополнительные 7000 долларов за версию Prius с подключаемым модулем до недавнего снижения цен — и в настоящее время в США доступны только четыре модели PHEV. Продажи самой известной модели , General Motors (GM) Chevrolet Volt с расширенным ассортиментом (выше) работает менее 2000 в месяц.

3. Электрооборудование

Электромобили (ЭМ) работают без бензина; они используют батарею для хранения электроэнергии, питающей двигатель. Принятие чистых электромобилей медленно растет с тех пор, как они были представлены на массовом рынке три года назад, с повышенным спросом как в нижней части рынка после снижения цен на Nissan Leaf за 30 000 долларов (выше), так и в верхней части с Удивительный успех Tesla Model S за 80 000 долларов. Беспокойство по поводу запаса хода продолжает сдерживать рост интереса покупателей, равно как и ограниченное количество зарядных станций за пределами крупных городов. В 2013 году в продаже было 11 различных моделей электромобилей от основных производителей, в том числе Smart ForTwo Electric от Mercedes, который заявляет о запасе хода в 68 миль на одном заряде и продается за 20 740 долларов без учета льгот и скидок.

4. Этанол и универсальное топливо

Благодаря постановлению правительства о возобновляемых видах топлива от 2007 г., требующему добавления в бензин определенного количества жидкостей, изготовленных из возобновляемых источников, этанол, произведенный из кукурузы, нашел свое применение в топливе страны. Около 84 моделей легковых и грузовых автомобилей имеют обозначение «гибкое топливо», что означает, что они могут работать на смесях, содержащих до 85% этанола. В последнее время возникла негативная реакция на использование этанола, поскольку растет осознание того, что этанол содержит меньше энергии, чем бензин, что приводит к меньшему количеству миль на галлон и требует много энергии для производства, что может привести к увеличению выбросов углекислого газа. Оппоненты также утверждают, что этанол неэтичен, потому что он отвлекает 40% выращиваемой кукурузы от продуктов питания и увеличивает ее стоимость.

5. Биодизельное топливо

Изготовленное из растительного масла, животных жиров или переработанного ресторанного жира, биодизельное топливо повышает октановое число обычного дизельного топлива и сгорает более чисто, в дополнение к тому, что оно нетоксично и биоразлагаемо. Биодизель можно использовать в чистом виде, но чаще всего его можно найти в смеси с 80% обычного дизельного топлива. Постановления правительства требовали, чтобы в 2013 году было произведено 1,3 миллиарда галлонов биодизеля. Биодизель можно использовать в большинстве автомобилей с обычными дизельными двигателями без модификации, в том числе в пикапе Ford (F) F-250 Super Duty.

6. Пропан

Простота обслуживания и снижение выбросов стимулировали использование пропана в парках легковых автомобилей (полицейские автомобили и школьные автобусы), а также в большегрузных грузовиках с такими знакомыми шильдиками, как Kenworth и Peterbilt. В настоящее время на дорогах находится более 270 000 автомобилей, работающих на пропане. Также известный как сжиженный нефтяной газ (LPG), пропан производится как побочный продукт переработки природного газа и переработки сырой нефти. Несмотря на высокое октановое число и чистоту горения, пропан стоит примерно на треть дешевле бензина. Но он должен храниться в резервуаре под давлением, а инфраструктура заправки пропаном ограничена.

7. Сжиженный и сжатый природный газ

Транспортные средства, работающие на природном газе, работающие на сжиженном или сжатом газе, имеют такой же пробег, как бензин, но горят чище. По оценкам Министерства энергетики, в настоящее время в эксплуатации находится около 112 000 автомобилей, работающих на природном газе. Большинство из них являются грузовиками средней и большой грузоподъемности, но Honda (HMC) предлагает Civic на природном газе (вверху) с 1998 года. Он медленнее бензинового, имеет ограниченный запас хода и сеть заправок и стоит на тысячи долларов дороже. В его пользу более дешевые цены на топливо отечественного производства и меньшие выбросы.

8. Топливные элементы

Подобно вымышленному Эльдорадо, мерцающему вдалеке, доступные топливные элементы на водороде были недостижимой целью для целого поколения исследователей. Водород привлекателен тем, что его можно производить внутри страны и он сгорает чисто, а автомобили на топливных элементах в два-три раза эффективнее бензиновых. Что сдерживало их, так это стоимость строительства самих ячеек и сети заправочных станций для распределения водорода. В результате производители тестируют небольшие парки FCV, но ни один автомобиль на топливных элементах не вышел на потребительский рынок. Две известные модели в ограниченных тестах: Honda FCX Clarity и Mercedes-Benz F-cell 2012 года (выше), который получает 52 мили на кг водорода (примерно эквивалентно галлону бензина).

9. Солнечная энергия

В октябре автомобиль, работающий на солнечной энергии, проехал почти 2000 миль по австралийской глубинке со средней скоростью 56 миль в час. Звучит идеально — солнечная энергия бесплатна и чиста — но есть несколько предостережений: автомобиль голландской разработки (вверху) просто перевозил водителя, ехал только в светлое время суток и использовал небольшую батарею для движения. Это будущее? Возможно нет. Фотогальванические элементы, которые улавливают солнечный свет и преобразуют его в электричество, дороги в производстве, а автомобиль сделан из дорогих легких материалов, таких как титановые композиты.