Čárkovaná čára má znázorňovat oblast, kde se proud začíná oddalovat, aby umožnil přechod objektu.
V podzvukovém režimu tyto zvukové vlny nemohou "informovat proud" předtím, než se objekt dostane na něj. Plyn je pak "zaskočen" a jeho reakce je vytvoření rázových vln. Tedy bylo třeba najít způsob, jak působit na dálku, před objektem, a manipulovat s plynem, aby se mu umožnil pohyb.
První řešení spočívá v pronikání tvaru křídla do vzduchu při nadzvukové rychlosti. Víme, že účinek nárazu tohoto objektu na vzduch způsobí jeho náhlé zpomalení. Bylo tedy logické usnadnit proudění plynu podél tvaru, v blízkosti předního hrany, zároveň zahájit zpomalení plynu před objektem. To je možné aplikací magnetického pole kolmého k rovině obrázku a umístěním dvou povrchových elektrod, jak je uvedeno. Průběh elektrického proudu v plynu je znázorněn. Výsledkem je síla Laplace (Lorentzova síla pro angličany), která následuje „pravidlo tří prstů“.
Níže je obecný tvar pole elektromagnetických sil kolmých na směr proudu.
Tím se získává na třech stranách:
- Před zařízením začínáme zpomalovat proud před objektem.
- Zahajujeme pohyb oddalování plynu.
- Usnadňujeme jeho proudění podél stěny.
Elektromagnetická síla na jednotku objemu je J B, kde B je intenzita magnetického pole, vyjádřená v teslách (jeden tesla je deset tisíc gausů), a J je hustota elektrického proudu, v ampérech na metr čtvereční. Síla je pak vyjádřena v newtonech na metr krychlový.
Intenzita, která by byla jednoduše jedna ampér na centimetr čtvereční (deset tisíc ampér na metr čtvereční), spojená s polem 10 tesl, by vytvořila sílu deseti tun na metr krychlový plynu, dostatečnou pro vynucení požadovaných účinků na proudění.
Síla je nejsilnější v blízkosti elektrod, kde se proud koncentruje a kde je nejvyšší hustota proudu.
Problém je samozřejmě v tom, jak přenést takový elektrický proud do prostředí, které je v předpokladu výborným izolantem, při normální teplotě: vzduchu. Tento problém budeme řešit později.
V prvním kroku, v roce 1976, jsme se rozhodli pro simulace založené na hydraulických experimentech. Kapalina byla kyselá voda (aby byla lepším vodičem elektrického proudu). Zbývalo určit rozměry experimentu. Máme zařízení pro magnetické pole, které vytváří jeden tesla v několika centimetrech krychlových. Rychlost proudění byla 8 cm za sekundu. Hustota vody je 1000 kg/m3, je tedy možné vypočítat minimální hodnotu J tak, aby parametr interakce:
kde L je charakteristická velikost modelu.
Zánik vlny předního štítu byl dosažen v prvním pokusu (1976). Pracovali jsme na lenticulárních modelech, ale první pokusy byly provedeny na válcovém modelu, na kterém se objevil štítový vlnový obrazec, který simuloval odtrženou rázovou vlnu, vznikající na vzdálenosti od válcového překážky:
Stále s magnetickým polem kolmým k rovině obrázku byl zánik štítové vlny dosažen pomocí dvou elektrod, jak je uvedeno na obrázku. Rozložení polárních částí elektromagnetu je také znázorněno. Průměr modelu: 7 mm. Šířka elektrod zabudovaných do stěny: 2 mm.
Výše uvedený obrázek ukazuje vlny bez elektromagnetických sil a následující obrázek po zániku přední vlny.
Síly Laplace, spojené s průchodem proudu kyselou vodou, kombinované s příčným magnetickým polem, odpovídají následujícímu obrázku:
Tyto síly jsou zvláště intenzivní v blízkosti elektrod, kde se proud koncentruje (maximální hustota proudu J). Před objektem způsobují zpomalení proudění. Avšak tento sílový obrazec není vhodný pro úplné zánik systému vln. V experimentech s válcovým překážkou, vybavenou jednou sadou elektrod, byly tyto vlny pouze koncentrovány za modelem. Nicméně, jak je uvedeno na obrázku, bylo to dostačující pro vytvoření vývrtky v „bodě zastavení“, což dokazuje, že takový systém může být dále použit pro MHD pohon.
Zánik celého systému vln může být zajištěn, jak bylo možné ověřit, vždy pomocí těchto hydraulických simulací, kolem lenticulárního modelu, použitím této chvíle tří párů elektrod. Skutečně, pokud se odkážeme na předchozí obrázek, vidíme, že vznik Machových vln vzniká z překrývání Machových vln ve dvou oblastech, před a za modelem.
Byli jsme první (doktorská práce Bertranda Lebruna), kdo zavedl klíčový koncept regulace nadzvukového proudění pomocí Laplaceových sil, vynucením kolem modelu systému rovnoběžných Machových vln:
Druhá rodina charakteristik, Machových vln, nebyla znázorněna.
Tři akce jsou tedy nutné:
-
Zabraňte Machovým vlnám v tom, aby se zpět v oblasti předního hrany modelu, urychlením proudění v této oblasti.
-
Zabraňte jím, aby se přikrčily (v „roztažném kuželu“) na boku tohoto modelu.
-
Nakonec znovu urychlit v oblasti zadního okraje.
Z toho vzniká systém tří povrchových elektrod:
Magnetické pole bylo kolmé k rovině obrázku, ale za účelem vytvoření vhodného sílového pole bylo nutné (v počítačových simulacích) „tvarovat“ toto pole, což by bylo možné pomocí několika spojených cívek. V blízkosti elektrod byly Laplaceovy síly schematicky uspořádány následovně:
Doktorská práce Lebruna (publikace na 7. mezinárodním kolokviu MHD v Tsukuba, Japonsko a na 8. mezinárodním kolokviu v Pekingu, 1990, dále v časopise The European Journal of Physics) prokázala teoretickou proveditelnost operace. Tento výsledek je zajímavý z několika důvodů. Skutečně, když urychlujeme proud, dodáváme mu energii, zatímco když ho zpomalujeme, on sám dodává energii. Proč? Protože proudění plynu podél modelu rychlostí V způsobuje elektromotorické napětí V x B. Tato síla má tendenci vytvořit hustotu proudu J = s (V x B), kde s je elektrická vodivost, která spolu s magnetickým polem podle Laplaceovy síly J x B = s (V x B) x B