Έναρξη του MHD3
..Η διακεκομμένη γραμμή υποδηλώνει την περιοχή όπου το ρευστό αρχίζει να απομακρύνεται για να κάνει χώρο στο αντικείμενο.
...Στην υπερήχο, αυτά τα ηχητικά κύματα δεν μπορούν πλέον "να ενημερώσουν το ρευστό" πριν το αντικείμενο φτάσει σε αυτό. Το αέριο είναι τότε "απρόσεκτο" και η αντίδρασή του είναι να σχηματίσει κύματα σοκ. Η ιδέα ήταν, λοιπόν, να βρεθεί ένας τρόπος να ενεργήσει από απόσταση, πριν το αντικείμενο, για να ελέγξει το αέριο ώστε να του δώσει χώρο.
..Μια πρώτη λύση αναφέρεται στην εισόδευση ενός πτερυγίου σε αέρα, σε υπερηχητική ταχύτητα. Γνωρίζουμε ότι το αποτέλεσμα της επίδρασης αυτού του αντικειμένου στον αέρα προκαλεί την ξαφνική επιβράδυνσή του. Φαίνεται λοιπόν λογικό να ευνοήσουμε τη ροή του αερίου κατά μήκος του πτερυγίου, κοντά στο προφυλάκιο, ταυτόχρονα με την έναρξη της επιβράδυνσης του αερίου πριν από αυτό. Αυτό είναι δυνατό με την εφαρμογή ενός μαγνητικού πεδίου κάθετα στο επίπεδο της εικόνας και την τοποθέτηση δύο ηλεκτροδίων στην επιφάνεια, όπως φαίνεται. Οι γραμμές του ηλεκτρικού ρεύματος που ρέουν στο αέριο φαίνονται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια δύναμη Laplace (Lorentz, για τους Αγγλοσαξόνες), που υπακούει στον "κανόνα των τριών δακτύλων".
..Στη συνέχεια, η γενική μορφή του πεδίου δυνάμεων ηλεκτρομαγνητικών, κάθετα στις γραμμές του ηλεκτρικού ρεύματος.
..Έτσι κερδίζουμε σε τρία επίπεδα:
..- Απέναντι στο όχημα, αρχίζουμε να επιβραδύνουμε το ρευστό πριν από αυτό.
..- Ξεκινάμε ένα φαινόμενο απομάκρυνσης του ρευστού.
...- Ευνοούμε τη ροή του κατά μήκος της επιφάνειας.
...Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη ανά μονάδα όγκου είναι J B, όπου B είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου, μετρούμενη σε teslas (ένα tesla ισούται με 10.000 gauss), και J η πυκνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος, σε αμπέρ ανά τετραγωνικό μέτρο. Η δύναμη εκφράζεται τότε σε νιούτον ανά κυβικό μέτρο.
..Μια ένταση που θα ήταν απλά ένα αμπέρ ανά τετραγωνικό εκατοστό (10.000 αμπέρ ανά τετραγωνικό μέτρο), συνδυασμένη με ένα πεδίο 10 teslas, θα δίνει μια δύναμη 10 τόνων ανά κυβικό μέτρο αερίου, αρκετή για να επιβάλει στη ροή τα επιθυμητά αποτελέσματα.
..Η δύναμη είναι ισχυρότερη κοντά στις ηλεκτρόδια όπου το ρεύμα συγκεντρώνεται και η πυκνότητα του ρεύματος είναι μεγαλύτερη.
..Το πρόβλημα είναι φυσικά να περάσει ένα τέτοιο ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα μέσο που είναι αρχικά ένας πολύ καλός μονωτής, σε κανονικές θερμοκρασίες: τον αέρα. Θα ασχοληθούμε με αυτό το θέμα στη συνέχεια.
..Σε πρώτο στάδιο, το 1976, επιλέξαμε προσομοιώσεις βασισμένες σε υδραυλικές εμπειρίες. Το ρευστό ήταν νερό με οξύ (για να γίνει πιο αγώγιμο). Προέκυψε το θέμα της διάστασης της πειραματικής διάταξης. Διαθέτουμε μια διάταξη μαγνητικού πεδίου που παράγει ένα tesla σε μερικά κυβικά εκατοστά. Η ταχύτητα της ροής ήταν 8 εκατοστά ανά δευτερόλεπτο. Η πυκνότητα του νερού είναι 1000 kg/m3, επομένως είναι δυνατό να υπολογιστεί η ελάχιστη τιμή του J ώστε ο παράγοντας αλληλεπίδρασης:
όπου L είναι μια χαρακτηριστική διάσταση της μοντέλου.
...Η καταστροφή της προπορευόμενης κύματος έγινε στην πρώτη δοκιμή (1976). Εργαζόμασταν σε μοντέλα λεμβοειδή, αλλά τα πρώτα πειράματα έγιναν σε ένα κυλινδρικό μοντέλο, στο οποίο παρατηρούσαμε μια προπορευόμενη κύματος που προσομοιώνει ένα αποχωρισμένο κύμα σοκ, που σταθεροποιείται σε απόσταση από ένα κυλινδρικό εμπόδιο:
..Πάντα με ένα μαγνητικό πεδίο κάθετο στο επίπεδο της εικόνας, η καταστροφή της προπορευόμενης κύματος επιτεύχθηκε με δύο ηλεκτρόδια τοποθετημένα όπως φαίνεται στην εικόνα. Η διάταξη των πολικών τμημάτων του ηλεκτρομαγνήτη φαίνεται επίσης. Διάμετρος του μοντέλου: 7 mm. Πλάτος των ηλεκτροδίων που ενσωματώνονται στην επιφάνεια: 2 mm.
...Η παραπάνω εικόνα δείχνει τα κύματα χωρίς ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις, ενώ η επόμενη δείχνει μετά την καταστροφή της προπορευόμενης κύματος.
...Οι δυνάμεις Laplace, που σχετίζονται με τη διέλευση του ρεύματος στο οξικό νερό, συνδυασμένες με το τριγωνικό μαγνητικό πεδίο, αντιστοιχούν στην παρακάτω εικόνα:
..Αυτές οι δυνάμεις είναι ιδιαίτερα ισχυρές κοντά στα ηλεκτρόδια, όπου το ρεύμα συγκεντρώνεται (μέγιστη πυκνότητα ρεύματος J). Προς τα πίσω, προκαλούν την επιβράδυνση του ρευστού. Ωστόσο, αυτό το πεδίο δυνάμεων δεν είναι αρκετό για να προκαλέσει την πλήρη καταστροφή του συστήματος των κυμάτων. Στα πειράματα που έγιναν με ένα κυλινδρικό εμπόδιο, με μόνο μια ζεύγος ηλεκτροδίων, αυτά τα κύματα απλά συγκεντρώνονταν στην προστασία του μοντέλου. Ωστόσο, όπως φαίνεται στην εικόνα, ήταν αρκετό για να δημιουργήσει μια υποπίεση στο "σημείο στάσης", αποδεικνύοντας ότι ένα τέτοιο σύστημα θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την MHD πρόωση.
...Η καταστροφή ολόκληρου του συστήματος των κυμάτων μπορεί να εξασφαλιστεί, όπως μπορεί να επιβεβαιωθεί, πάντα με τις ίδιες υδραυλικές προσομοιώσεις, γύρω από ένα λεμβοειδές μοντέλο, χρησιμοποιώντας αυτή τη φορά τρία ζεύγη ηλεκτροδίων. Πράγματι, αν αναφερθούμε σε μια προηγούμενη εικόνα, βλέπουμε ότι η εμφάνιση των κυμάτων Mach προκύπτει από την επικάλυψη των κυμάτων Mach, σε δύο περιοχές, πριν και μετά.
...Ήμαστε οι πρώτοι (διδακτορική διατριβή του Bertrand Lebrun) που εισήγαγαν την κλειδιώδη ιδέα της ρύθμισης ενός υπερηχητικού ρεύματος με τις δυνάμεις Laplace, επιβάλλοντας γύρω από ένα μοντέλο ένα σύστημα παράλληλων κυμάτων Mach:
..Η δεύτερη οικογένεια χαρακτηριστικών, των κυμάτων Mach, δεν έχει αναπαρασταθεί.
...Τρεις ενέργειες είναι απαραίτητες:
...- Να αποτρέψουμε τα κύματα Mach να ανασηκωθούν κοντά στο προφυλάκιο του μοντέλου, επιταχύνοντας το ρευστό σε αυτή την περιοχή.
...- Να τα αποτρέψουμε να καταπονηθούν (στο "φύλλο εκτόνωσης") στο πλάι του.
..- Τέλος, να επιταχύνουμε ξανά κοντά στο άκρο του πτερυγίου.
..Από όπου ένα σύστημα τριών ηλεκτροδίων παριστάνεται:
...Το μαγνητικό πεδίο ήταν κάθετο στο επίπεδο της εικόνας, αλλά με τρόπο ώστε να δημιουργήσει το κατάλληλο πεδίο δυνάμεων, ήταν απαραίτητο (στις προσομοιώσεις που έγιναν σε υπολογιστή) να "σχαλιστεί", κάτι που θα ήταν δυνατό με τη χρήση πολλών σολενοειδών σε συνδυασμό. Κοντά στα ηλεκτρόδια, οι δυνάμεις Laplace τοποθετούνται σχεδιαστικά όπως παρακάτω:
...Η διατριβή του Lebrun (δημοσίευση στο 7ο Διεθνές �