بداية MHD3
...الخط المتقطع يُفترض أن يمثل المنطقة التي يبدأ فيها السائل في الحركة الانفصالية لتمكين الجسم من المرور.
...في الحالة فوق الصوتية، لا يمكن للذبذبات الصوتية بعد الآن "إبلاغ السائل" قبل وصول الجسم إليه. وبالتالي، يُصدم الغاز فجأة، مما يؤدي إلى تكوّن موجات صدمة. كانت الفكرة إذًا هي إيجاد طريقة للتأثير عن بُعد، أمام الجسم، لتعديل تدفق الغاز وتحفيزه على التسليم المكان.
...الحل الأول يشير إلى دخول شكل جناح في هواء بسرعة فوق صوتية. نعلم أن تأثير اصطدام هذا الجسم بالهواء يؤدي إلى تباطؤه المفاجئ. وبذلك، بدا منطقيًا تسهيل تدفق الغاز على طول الشكل بالقرب من الحافة الأمامية، مع بدء تباطؤ الغاز مسبقًا. يمكن تحقيق ذلك بتطبيق مجال مغناطيسي عمودي على مستوى الرسم، مع وضع كهربائيين جانبيين كما هو موضح. تُظهر الخطوط التي تمثل تدفق التيار الكهربائي داخل الغاز. ونتيجة لذلك، تنشأ قوة لابلاس (أو قوة لورنتز، حسب التسمية الإنجليزية)، والتي تتبع "قاعدة الأصابع الثلاثة".
...فيما يلي الشكل العام للمجال القوي الكهرومغناطيسي، العمودي على خطوط التيار الكهربائي.
...وهكذا نحقق مكاسب على ثلاث جوانب:
...- أمام المركبة، نبدأ في تقليل سرعة السائل مسبقًا.
...- نُشعل حركة انفصال السائل.
...- ونُسهّل تدفقه على طول الجدار.
...القوة الكهرومغناطيسية لكل وحدة حجم هي J B، حيث B هي شدة المجال المغناطيسي، معبّرة بالتسلا (تسلا واحدة تساوي عشرة آلاف غاوس)، وJ هي كثافة التيار الكهربائي، بوحدة الأمبير لكل متر مربع. وتُقاس القوة بنيوتن لكل متر مكعب.
...إذا كانت الكثافة 1 أمبير لكل سنتيمتر مربع (أي عشرة آلاف أمبير لكل متر مربع)، ومرافقة بمجال قوته 10 تسلا، فستكون القوة الناتجة 10 أطنان لكل متر مكعب من الغاز، وهو ما يكفي لفرض التأثيرات المرغوبة على التدفق.
...تكون القوة أقوى بالقرب من الكهربائيين حيث يتجمع التيار، وتكثافته تكون الأعلى.
...المشكلة واضحة: كيف نمرر هذا التيار الكهربائي عبر وسط يُفترض أنه عازل جيد عند درجة حرارة عادية: الهواء. سنتناول هذا المشكل لاحقًا.
...في البداية، في عام 1976، اخترنا إجراء محاكاة تعتمد على تجارب هيدروليكية. كان السائل هو ماء حامضي (لجعله أكثر قابلية للتأريض الكهربائي). بقي علينا تحديد أبعاد التجربة. لدينا منشأة مجال مغناطيسي يُنتج تسلا واحدة في بضع سنتيمترات مكعبة. كانت سرعة التدفق 8 سنتيمترات في الثانية. وبما أن كثافة الماء هي 1000 كجم/م³، يمكن حساب الحد الأدنى لقيمة J بحيث يكون معامل التفاعل:
حيث L هي بُعد مميز للنموذج.
...تم إلغاء الموجة الأمامية في المحاولة الأولى (1976). قمنا بالتجربة على نماذج لenticular، لكن المحاولات الأولى أجريت على نموذج أسطواني، حيث تم الحصول على موجة أمامية تشبه موجة صدمة منفصلة، تتشكل على بعد من العائق الأسطواني:
...مع الحفاظ على المجال المغناطيسي عموديًا على مستوى الرسم، تم تحقيق إلغاء الموجة الأمامية باستخدام كهربائيين موضعين كما هو موضح في الشكل. ويُظهر أيضًا ترتيب القطبين الكهرومغناطيسيين. قطر النموذج: 7 مم. عرض الكهربائيين المدمجين في الجدار: 2 مم.
...الشكل أعلاه يُظهر الموجات في غياب القوى الكهرومغناطيسية، والشكل التالي بعد إلغاء الموجة الأمامية.
...القوى اللابلاسية الناتجة عن مرور التيار في الماء الحامضي، مزجّة مع المجال المغناطيسي العرضي، تتوافق مع الشكل التالي:
...هذه القوى تكون شديدة جدًا بالقرب من الكهربائيين حيث يتجمع التيار (كثافة التيار J قصوى). أمام النموذج، تؤدي إلى تباطؤ السائل. لكن هذا المجال القوي غير كافٍ لإلغاء النظام الكامل للموجات. في التجارب التي أجريت مع عائق أسطواني مزود بزوج واحد من الكهربائيين، كانت الموجات تتجمع فقط في الجهة الواقعة وراء النموذج. ومع ذلك، كما هو موضح في الشكل، كان هذا كافيًا لخلق منخفض ضغط في "نقطة التوقف"، مما يدل على إمكانية استخدام هذا النظام أيضًا للدفع الكهرومغناطيسي.
...يمكن إلغاء النظام الكامل للموجات، كما تم التحقق منه، باستخدام هذه المحاكاة الهيدروليكية حول نموذج لenticular، باستخدام ثلاث أزواج من الكهربائيين هذه المرة. فعلاً، إذا أشرنا إلى الشكل السابق، نرى أن ظهور موجات ماخ ينتج عن تداخل موجات ماخ في منطقتين: أمام النموذج وخلفه.
...كنا أول من قدم (في أطروحة دكتوراه بيرتراند لابرون) المفهوم الأساسي لتنعيم التدفق فوق الصوتي باستخدام قوى لابلاس، عبر فرض نظام موجات ماخ متوازية حول النموذج:
...العائلة الثانية من الخصائص، المتمثلة في موجات ماخ، لم تُرسم.
...إذًا، هناك ثلاث إجراءات ضرورية:
...- منع موجات ماخ من التمدد مرة أخرى بالقرب من الحافة الأمامية للنموذج، عن طريق تسريع السائل في تلك المنطقة.
...- منعها من الانحناء (في "مروحة التمدد") على جانبي النموذج.
...- وأخيرًا، إعادة تسريع السائل مرة أخرى بالقرب من الحافة الخلفية.
...وهكذا نحصل على نظام ثلاث كهربائيين جانبيين:
...كان المجال المغناطيسي عموديًا على مستوى الرسم، لكن لخلق مجال قوة مناسب، كان من الضروري (في المحاكاة الحاسوبية) "نحت" هذا المجال، وهو ما يمكن تحقيقه باستخدام عدة ملفات حلزونية مترابطة. بالقرب من الكهربائيين، كانت قوى لابلاس مرتبة بشكل توضيحي كما يلي:
...أثبتت أطروحة لابرون (المنشورة في المؤتمر الدولي السابع لـ MHD في تسوكوبا، اليابان، والمؤتمر الدولي الثامن في بكين، 1990، بالإضافة إلى مجلة The European Journal of Physics) إمكانية تنفيذ العملية من الناحية النظرية. هذا النتيجة مثيرة للاهتمام من أكثر من جانب. فعلاً، عندما نُسرّع السائل، نُزوده بالطاقة، بينما عندما نبطئه، فهو هو الذي يُزود بالطاقة. لماذا؟ لأن حركة السائل على طول النموذج بسرعة V تتسبب في توليد قوة كهربائية محركة V × B. هذه القوة تسعى إلى إحداث كثافة تيار J = σ (V × B)، حيث σ هي التوصيل الكهربائي، والتي، عند دمجها مع المجال المغناطيسي وفقًا لقوة لابلاس J × B = σ (V × B) × B