بدء MHD7
الدفع بالـ MHD.
...الرسم السابق، الذي يُظهر التدفق الناتج عن تأثير قوى لابلاس حول أسطوانة، يُثبت أنه يمكن استخدام هذه القوى لدفع الآلات الطائرة أو العائمة. ومع ذلك، لا تبدو الشكل الأسطواني هو الأنسب. ومن ثم، يصبح من السهل الانتقال إلى الشكل الكروي، وذلك بتزويد هذا الجسم بحلقة من الأقطاب الكهربائية.
...يسمح نظام مفتاح دوار بتزويد قطبين كهربائيين متقابلين بشكل متسلسل، بحيث يصبح أحدهما أنوداً والآخر كاثوداً. والآن، المهم هو زج هذا الجهاز مع نظام مغناطيسي دوار. ولا حاجة، في هذه الحالة، إلى وضع مغناطيس مثبت على محور داخلي في النموذج (رغم أننا فعلنا ذلك في تجارب هيدروليكية في عام 1976، حيث وُضع مغناطيس دوار داخل كرة بادلنج بونغ). ويعلم جميع طلاب الفيزياء أنه إذا وُضع ثلاثة لفائف حلزونية بزاوية 120 درجة، وتم تغذيتها بتيارات متأخرة بشكل مناسب، فإن الناتج يكون مماثلاً لمغناطيس ثنائي القطب دوار. والنتيجة هي:
...إذا نجحت تجربة إلغاء الموجة الصدمية حول المقطع المحدب، كنا قد خططنا لمحاولة إعادة التجربة باستخدام نموذج من هذا النوع، متعدد الأقطاب مع مجال مغناطيسي دوار، مع تغذية كل شيء بتفريغات مكثفات مزامنة بدقة.
...كانت التجربة في غاز بارد أيضًا مثيرة للاهتمام. كان يكفي استخدام النموذج كهوائي لتردد عالي. وقد أجرينا، منذ عام 1978، تجارب مثيرة جدًا في هذا الصدد. ومرة أخرى، كانت عملية التأين ستظل مركزة بذكاء بالقرب من الجسم.
الطائرات المُحَوَّلة المحدبة.
...لكن التجربة الأكثر إثارة كانت تلك المتعلقة بالطائرة المُحَوَّلة المحدبة بالـ MHD (نشرت في المجلة الرسمية للجمعية الفرنسية للعلوم، 1975، تحت عنوان "محولات MHD من نوع جديد"). هنا، نحن نتحدث عن آلة لا تحتوي على أقطاب كهربائية.
...لنفترض لفافة حلزونية تمر بها تيار متردد. فهي تُنشئ في الهواء المحيط مجالًا مُحَوَّلًا، قد يرافقه تدفق تيار، يترافق مع مجال ثانوي يعارض التغير في المجال المُحَوِّل (قانون لينز).
...التيار المُحَوَّل (i)، الذي يشكل منحنيات مغلقة، يتفاعل مع المجال المُحَوِّل B(t)، مما يُنتج قوى لابلاس شعاعية، تتغير بشكل دوري بين قوى دافعة وقطرية. على سبيل المثال، في الرسم أعلاه، في اللحظة t₀، تُظهر اتجاهات المجال B (المُحَوِّل) واتجاه كثافة التيار J (المجال المُحَوَّل، المتدفق داخل الكتلة الغازية) قوة شعاعية مركزية.
في اللحظة t₁، تكون هذه القوة دافعة.
...إذا لم يكن الغاز الملامس القرص المزود باللفافة الداخلية مُؤينًا، فلن يحدث شيء ملحوظ. أما إذا تم تأين هذا الغاز، فسوف يهتز تحت تأثير نظام قوى دورية تتناوب بين دافعة ومركزية، تمامًا كما في خلاط هزاز.
...يمكن التفكير في نظام دفع بناءً على هذا المبدأ، من خلال إحداث تأين متغير زمني على الوجهين العلوي والسفلي، بحيث تكون المنطقة العليا من الغاز موصلة كهربائيًا عندما تكون القوى دافعة:
ومن ناحية أخرى، تكون المنطقة السفلى موصلة عندما تكون القوى مركزية:
...وبهذا، نحصل على نظام قوى مركبة تسعى إلى تدوير الهواء بقوة حول الجهاز:
...الصيغة (مذكورة في المجلة الرسمية للجمعية الفرنسية للعلوم، 1975) جذابة. لكن المطلوب هو إيجاد وسيلة لإحداث هذا التأين النبضي بالقرب من الجدار. المشكلة معقدة، لأن الوقت الذي نجعل فيه الهواء موصلًا كهربائيًا يجب أن يكون من الدرجة نفسها أو أقل من زمن عبور الكتلة الغازية حول الجسم. إذا اعتبرنا جسمًا يتحرك بسرعة 3000 متر في الثانية، وطولًا مميزًا قدره 10 أمتار (قطر الجهاز)، فإن هذا يقود إلى أزمنة من فئة الميللي ثانية، وهو أمر ممكن بالفعل باستخدام إشعاعات ميكروويف نبضية بتردد 3 جيجا هيرتز. وبالتالي، يجب أن تكون الأسطح العلوية والسفلية للجهاز مغطاة بـ "ميكروويفات صغيرة" (ميكرو كليستر)، تُصدر تباعًا، وتُنزع إلكترونات حرة من جزيئات الهواء.
...حل آخر يبدو أكثر جاذبية من الناحية النظرية. نعلم أن إذا تم توجيه جزيئات بذرات إلكترونية ذات طاقة محددة بدقة، فإنها تُظهر ترابطات إلكترونية. وبهذا، تكتسب بعض الجزيئات إلكترونًا إضافيًا، وتتحول إلى أيونات سالبة، بعمر حياة قصير جدًا، وهو ما يُعد مفيدًا في الحالة التي نحن فيها.
...ستكون أسلحة الإلكترونات الجدارية على شكل "فخوص صغيرة". المبدأ بسيط. تُنشئ لفافة حلزونية مجالًا مغناطيسيًا بتكوين كالتالي:
...هذا المجال، العمودي على الجدار، يتناقص شدته مع المسافة من الجدار. ويُرافقه ضغط مغناطيسي:
...في الرسم على اليمين، تُطلق شرارة كهربائية بين قطب مركزي وآخر حلقي، فتُطرد الإلكترونات نحو مناطق أقل شدة في الضغط المغناطيسي، أي بعيدًا عن الجدار، وبطاقة تعتمد على قيمة B. إذا كانت هذه القيمة مُعدَّلة بشكل مناسب، فإن هذه الجيوب الإلكترونية ستُحدث في الهواء أيونات سالبة، وهي وسيلة فعالة لنقل التيار المُحَوَّل المرتبط بتغير المجال المُحَوِّل B الناتج عن اللفافة الحلقيّة (انظر أعلاه). وتحقيق الكفاءة الهوائية القصوى يتطلب التأثير في الطبقة الغازية التي تلامس الجدار مباشرة (ما يُعرف بـ "الطبقة الحدودية"). لكن يظهر هنا مشكلة في تثبيت البلازما، وقد تم دراستها تجريبيًا خلال تجارب أُجريت في ضغط منخفض، وقد تم حلها بسرعة.
...المجال المغناطيسي B الناتج عن لفافة استوائية يترافق أيضًا بضغط مغناطيسي. ويقل هذا الضغط تدريجيًا كلما ابتعدنا عن مستوى التماثل. وبالتالي، كانت أي شرارة كهربائية تميل إلى الانفصال عن الجدار بشكل كبير، مما يجعلها غير قابلة للتحكم.
...وقد تم حل هذه المشكلة باستخدام ثلاث لفافات حلزونية، وليس لفافة واحدة فقط، حيث تُستخدم لفافتان ثانويتان بقطر أصغر، تؤدي دور لفافات تثبيت.
...في لحظة معينة، تكون التيارات المارة
...- في اللفافة الاستوائية
...- في اللفافتين التثبيتيتين
ذات اتجاهين متعاكسين. وبفضل الهندسة، يمكن إنشاء تدرج في ضغط المجال المغناطيسي بالقرب من جدار منحني، قادر على ضغط الشحنة الكهربائية ضد الجدار، والحفاظ عليها داخل الطبقة الحدودية الغازية (في الواقع، لجهاز بقطر عشرة أمتار، داخل طبقة بسماكة بضعة سنتيمترات).
...كانت تجارب التثبيت الجداري من أكثر التجارب إثارة التي أجريناها في أواخر السبعينيات، باستخدام وسائل محدودة.
...بشكل عام، كان شكل الجهاز يشبه زوجًا من...