Hancuran gelombang kejut
Cara Menghancurkan Gelombang Kejut
Ide 100% Jean-Pierre Petit, akhir tahun 1970-an
21 November 2003
Ketika saya menyampaikan ceramah ini di Ecole Supérieure de l'Aéronautique di Toulouse pada bulan Juni 2003, saya mengemukakan gagasan kunci ini, dan langsung dipahami oleh mereka serta para dosen mekanika fluida supersonik yang hadir.
Saya menyadari, sebelum melanjutkan penjelasan ide ini, bahwa ide ini [hadir]. Misalkan Anda sudah membaca file ini yang berasal dari Januari 2001 (dan para peserta pertemuan yang dibahas oleh Szamès tidak seharusnya mengetahui isi dokumen ini). Mengapa pembukaan udara "dikendalikan oleh MHD", yang dipasang pada pesawat berkecepatan supersonik seperti Aurora (saya klaim: sudah beroperasi sejak 1990), ditempatkan di bagian atas?
Poin pertama: di bagian atas, mesin ini datar seperti telapak tangan. Rujuklah pada foto model miniatur pesawat Ajax yang diambil dalam terowongan angin:
Saya tidak yang mencari foto ini, melainkan ... Szamès, dalam artikel yang diterbitkannya di Air et Cosmo akhir tahun 2000, tepat sebelum konferensi Brighton yang ia hadiri. Detail sederhana: setelah konferensi itu, ia berkata kepada saya:
- Anda satu-satunya yang mendengar tentang MHD dalam konferensi ini. Secara pribadi, saya tidak mendengar kata itu disebutkan sekali pun.
Pedagang sepatu kami tidak tahu bahwa diskusi paling penting dalam konferensi tidak terjadi di ruangan, melainkan antar spesialis, jauh dari telinga yang tidak berkepentingan (atau hanya tidak kompeten). Mari kita ambil gambar ini dan tunjukkan karakteristik serta gelombang kejut yang terbentuk di sekitar pesawat (catatan sederhana: fenomena cahaya yang tampak di ujung kiri foto, dekat tepi depan tajam pesawat, tidak sesuai dengan gelombang kejut, melainkan merupakan loncatan listrik yang diterapkan untuk mengukur efek pemanasan termal di daerah tersebut dalam eksperimen yang berfokus pada pengurangan efek panas ini).
Gelombang kejut terbentuk di bagian bawah pesawat, bukan di bagian atas yang "berada dalam aliran angin". Agar gelombang kejut muncul, harus ada perubahan arah kecepatan. Sudut tepi depan Aurora-Ajax dirancang sedemikian rupa agar bagian atasnya menyinggung "garis aliran" pada arah aliran gas hulu.
Di bagian bawah terdapat dua gelombang kejut, yang kedua berasal dari tepi miring pembukaan udara (sangat mirip dengan "Concorde", yang mengarah ke mesin turbojet konvensional!).
Ketika kecepatan pesawat meningkat, kenaikan suhu berubah sekitar sebanding dengan kuadrat angka Mach. Pada titik tertentu, di atas Mach 3, pembukaan udara bagian bawah tidak bisa lagi digunakan, karena pemanasan gas akan menyebabkan turbin meleleh. Pada angka Mach tinggi (sepuluh-dua belas), kenaikan suhu akan begitu besar sehingga bahkan pembukaan udara mesin jet statoroket yang didinginkan dengan bahan bakar cair tidak bisa bertahan. Argumen tentang scramjet (mesin jet statoroket dengan pembakaran dalam kondisi supersonik), yang dipromosikan oleh Amerika Serikat dalam "proyek-proyek" mereka, hanyalah informasi menyesatkan yang secara buta diikuti oleh Eropa. Jurnalis penerbangan Bernard Thouanel, yang sama sekali tidak kompeten dalam hal MHD, tentu saja ikut serta (karena ... itu ada di internet).
Oleh karena itu, pembukaan udara bagian bawah akan ditutup, dan tekanan tinggi yang dihasilkan oleh gelombang kejut akan memberikan angkat. Pesawat-pesawat ini "mengayuh" di atas gelombang kejut bagian bawahnya, sehingga disebut "wave-riders". Konsep ini sudah ada sejak tahun 1950-an, silakan cari tahu saat manusia mempertimbangkan "pembakaran eksternal", di bawah pesawat, di belakang gelombang kejut (tapi sayangnya, "menghangatkan burung-burung kecil, jika ada di ketinggian tersebut).
Kita membuka pembukaan udara di bagian atas yang bentuk geometrinya menyerupai keluaran dari beberapa printer laser. Di depannya terdapat bagian panjang yang dilengkapi generator MHD dinding (lihat buku saya). Generator MHD ini menghasilkan energi listrik, yang kemudian disuntikkan kembali ke belakang pesawat, di bagian saluran semi-dipandu berbentuk "belakang terbalik" di bagian belakang, untuk meningkatkan impuls spesifik dari aliran keluar. Ini adalah sistem "jembatan MHD" (MHD bypass), kata yang ditangkap oleh Szamès pada tahun 2000 (tapi kemungkinan besar maknanya tetap asing baginya saat itu). Ada banyak informasi dalam artikel yang disusun oleh Alexandre Szamès, termasuk penyebutan sejak 2000 tentang pentingnya efek Hall (baginya: dari Ibrani, seperti juga bagi Thouanel). Saya harus mengakui bahwa isi artikel Szamès, yang sesuai dengan pernyataan Rusia Fraistadt, pendiri proyek Ajax, yang mendorong saya untuk datang ke Brighton dan mengarahkan pertanyaan saya kepada para spesialis Amerika Serikat yang hadir di sana, termasuk Thouanel yang segera mengungkapkan nama mereka kepada semua orang.
Produksi energi listrik ini terjadi dengan mengorbankan energi kinetik gas, sehingga gas direkompresi secara halus, bukan melalui gelombang kejut, yang harus dihindari sama sekali (yang tidak mungkin dilakukan jika proses dilakukan di bagian bawah pesawat, sebuah informasi menyesatkan yang digunakan oleh Amerika Serikat dan Rusia dalam konferensi, dan yang secara buta dimasuki oleh para "spesialis" Prancis). Di sinilah gagasan Jean-Pierre Petit diterapkan: menghindari terbentuknya gelombang kejut dengan mencegah karakteristik saling berpotongan, karena tepat inilah yang menyebabkan munculnya gelombang kejut yang tidak diinginkan. Maka terbentuklah "kipas ekspansi" klasik yang dikenal oleh mahasiswa Supaéro. Berikut adalah apa yang akan terjadi di dekat pembukaan udara MHD ini tanpa adanya "penghambat-generator MHD":
Sebuah konvergen, berada di bawah dan kanan, meluruskan karakteristik, permukaan Mach, menyebabkan saling tumpang tindih dan akumulasi gangguan tekanan. Gas diperlambat, direkompresi, tetapi gelombang kejut muncul. Tempat tumpang tindih adalah tempat terbentuknya gelombang kejut tersebut.
Sebaliknya, "kipas ekspansi" (berada di atas dan kanan) mempercepat gas, meningkatkan angka Mach. Garis-garis Mach menyebar dan tidak bisa saling berpotongan, sehingga tidak terbentuk gelombang kejut. Ini adalah mekanika fluida sebelum Perang Dunia II. Jika generator MHD tidak diaktifkan, kipas ekspansi pada pembukaan udara akan memungkinkan gas yang datang dengan kecepatan hipersonik masuk dengan kecepatan lebih tinggi lagi, dan angka Mach yang lebih besar lagi di kompresor: mustahil (meskipun pembukaan udara ini, yang terletak mundur, memiliki sifat mencegah gelombang radar kembali ke bilah turbin, sehingga "tidak terlihat" — lihat drone AS X-47A, foto yang secara tidak cermat diedit oleh pembuat model, terdapat di sampul buku saya).
X-47A dilihat dari depan
Di bawah ini, pesawat yang sama, drone, dilihat dari samping:
X-47A dilihat dari samping
Terlihat jelas bagaimana posisi pembukaan udara yang mundur mencegah gelombang radar yang mengenai bilah turbin kembali (mereka adalah hambatan terbesar terhadap kemampuan stealth). Perhatikan bahwa drone ini sendiri merupakan masalah. Bagaimana pembukaan udara seperti itu bisa berfungsi dalam kecepatan supersonik? Tampaknya mustahil secara awal. Namun, jika ini adalah drone tempur (dipresentasikan sebagai demikian oleh Amerika Serikat, tetapi tanpa penjelasan lebih lanjut mengenai kinerjanya), apakah ia bahkan subsonik? B2 merupakan pesawat paling canggih setelah B-52 yang menjadi simbol Strategic Air Command tahun 1950-an. Namun, ia dipresentasikan sebagai subsonik. Apakah ia benar-benar subsonik? Masalah-masalah ini sama sekali tidak dibahas oleh jurnalis penerbangan, dan Bernard Thouanel adalah salah satunya. Padahal seharusnya mereka yang bertanya pertanyaan-pertanyaan ini.
Tetapi kembali ke "dekripsi" pesawat hipersonik Amerika Serikat dan rahasia pembukaan udara yang dikendalikan oleh MHD. Pada gambar tengah ditunjukkan evolusi permukaan Mach dalam pembukaan udara, tanpa intervensi gaya elektromagnetik J x B yang terkait dengan fungsi alami generator MHD dinding.
Kali ini, jika digabungkan efek dari kipas ekspansi dan perlambatan gas oleh gaya Laplace, kita bisa, selama mengatur secara halus (banyak disertasi doktoral untuk departemen fisika yang saat ini sedang jatuh bebas karena kekurangan ide baru), meluruskan karakteristik ini dengan kecenderungan yang diinginkan, mencegah mereka saling berpotongan dalam saluran, sehingga tidak terbentuk gelombang kejut. Ketika karakteristik sepenuhnya diluruskan, tegak lurus terhadap garis aliran fluida, maka berhasil: Anda berada dalam kondisi subsonik dan dapat dengan tenang mengirim gas yang telah direkompresi namun tidak dipanaskan ke bilah turbojet konvensional pesawat. Maka mesin yang sama digunakan untuk lepas landas, terbang supersonik hingga Mach 3,5, dan terbang hipersonik hingga Mach 12. Luar biasa, bukan? Yang menakjubkan adalah energi yang dibutuhkan untuk memperlambat gas dan membawanya ke tekanan yang sesuai di masuk turbo diberikan ... oleh mesin itu sendiri! Konsep ini sudah eksplisit hadir dalam tesis Bertrand Lebrun tahun 1986, dan publikasi ilmiah yang menyusul. Namun saya tidak yakin apakah orang-orang dari DGA (militer) atau ONERA (Office National d'Etudes et de Recherches Aéronautiques) benar-benar memahami konsep ini (di mana disebutkan secara hati-hati tentang "pengurangan drag gelombang"). Sebaliknya, setelah pertahanan tesis tersebut, peneliti Bernard Fontaine (mantan di Institut de mécanique des Fluides tempat saya bekerja dari 1965 hingga 1972, kemudian menjadi direktur departemen Sains Fisika Insinyur di CNRS) menghubungi saya secara telepon dan menyatakan: "Karena Lebrun pernah bekerja dengan Anda, sia-sia bagi dia untuk berharap mendapatkan posisi di laboratorium penelitian Prancis mana pun."
Sementara itu, efek Hall yang kuat terkait dengan fungsi generator pada kepadatan rendah (tekanan atmosfer: satu milimeter raksa) disertai pembentukan tegangan tinggi yang secara alami dikirim ke tepi depan pesawat, membentuk bantal plasma pelindung (eksperimen yang sesuai dengan foto model miniatur Ajax di terowongan angin). Efek panas dari gelombang kejut depan pun berkurang. Namun gelombang kejut ini tidak selalu terbentuk. Pada saat penerbangan jelajah pesawat mata-mata hipersonik ini, pesawat mendapatkan kecepatan tambahan yang membuatnya melompat ke lapisan atmosfer tinggi, sekitar 120 km ketinggian, di mana udara sangat tipis sehingga aliran panas menjadi dapat diabaikan. Aurora terbang dengan melompat-lompat di lapisan bawah (semua relatif: 80 km ketinggian) seperti batu loncat yang melompat "di permukaan atmosfer tinggi". Pilot mengalami pergantian antara peningkatan berat dan momen tanpa bobot, selama lintasan parabola dengan periode beberapa puluh detik (lihat file khusus tentang Hypersoar di situs saya). Mereka terbiasa, tetapi dalam versi sipil pesawat ini perlu memberikan dramamine kepada penumpang atau membekali mereka dengan tas praktis.
Secara prinsip, gagasan-gagasan ini bisa dipahami oleh siapa saja, termasuk mahasiswa. Dalam praktiknya, lain cerita. Di balik ini tersembunyi masalah-masalah luar biasa, yang saya ketahui baik sifat maupun solusinya, sama seperti rekan-rekan Amerika Serikat (dan Rusia). Bahkan ini menjadi salah satu topik diskusi kami di Brighton, tetapi saya tidak merasa perlu membahasnya dalam buku saya. Saya biarkan orang Prancis membayar harga kebodohan mereka dengan terjun langsung ke pasir bergerak yang bahkan tidak mereka sadari keberadaannya. Jangan harap saya memberi tahu solusinya, yang tidak tertulis di catatan mana pun, dan saya menyimpan penjelasannya hanya untuk mahasiswa Supaéro dalam seminar saya bulan Juni 2003 di sekolah tersebut.
Semoga sukses, teman-teman. Pelajaran dari kasus ini adalah bahwa di satu sisi, seperti kata seorang Yesus tertentu saat keluar dari sinagoge Kapharnaum: "Tidak ada nabi yang diterima di negerinya." Di sisi lain, ide-ide revolusioner sejati membutuhkan puluhan tahun untuk diterima di negara-negara di mana konservatisme adalah aturan mutlak (ditambah dampak memperburuk dari dominasi seluruh penelitian di bidang ini oleh orang-orang yang berasal dari .. Ecole Polytechnique). Anda mungkin ingat pernyataan Poincaré:
- Jika Anda ingin menghancurkan potensi militer Jerman, ciptakanlah sebuah Ecole Polytechnique (Gilbert Payan berasal dari "cetakan" terkenal ini).
Selama lima belas tahun berikutnya, saya beralih ke astrofisika dan kosmologi. Tapi saya khawatir, di sini juga, khususnya di Prancis, saya berbicara sedikit terlalu cepat. Lihat "Journal d'un Savanturier", dalam proses penulisan.
Saya punya solusi saat ini setelah meninggalkan bidang-bidang ini pada tahun 2001, yaitu beralih ke egiptologi. Saya sedang aktif menerbitkan karya-karya saya di bidang ini (yang kemungkinan besar tidak akan mudah), karena saya merasa telah mengungkap semua rahasia Immothep terkait metode pembangunan piramida (tenang saja: bukan gravitasi antik).
Kisah terakhir: tahukah Anda siapa yang kita beri kredit atas lahirnya serial Lanturlu? Hubert Curien, yang saat itu memimpin CNES di mana Esterle dan Zappoli berusaha keras mengembangkan ide MHD pertama saya (dengan restu Payan dan militer). Saya meminta dia untuk campur tangan dengan berkata:
*- Tim Anda lebih memilih tanpa layanan saya, meskipun mereka benar-benar tidak kompeten dalam hal ini. Maka sangat mungkin mereka akan gagal (yang segera terjadi, seperti yang akan ditunjukkan). Jika Anda tidak campur tangan, saya akan mengalihkan kreativitas dan waktu luang saya ke bidang popularisasi ilmu pengetahuan. Berikut ini naskah pertama album yang dapat membentuk serial. *
Curien (yang kini telah meninggal) tidak pernah merespons surat saya.
Catatan terakhir.
Dengan sangat sulit, menggunakan pemindai 1200 dpi saya mencoba memperbesar gambar yang direproduksi dalam edisi VSD dan sangat diperkecil oleh Thouanel. Dengan mengedipkan mata saya bisa membaca teksnya, menghapusnya, dan menyusun ulang agar terbaca. Berikut adalah gambar tersebut:
Ini seharusnya merupakan skema proyek Ajax. Jika tepi depan memang berbentuk miring, yang tidak disebutkan tetapi tampak pada gambar seni yang dipublikasikan, misalnya di sampul Air et Cosmos (Desember 2000, jika saya ingat dengan benar), kita seharusnya melihat dua gelombang kejut terbentuk, seperti ini:
Padahal justru inilah yang ingin kita hindari. Skema menunjukkan "ionisasi", yaitu sistem ionisasi. Mengapa di sana? Mengapa tidak di tepi depan, di mana lebih masuk akal untuk meletakkannya? Terdapat "generator MHD eksternal", artinya "dinding". Gambar ini dilengkapi dengan generator MHD internal yang terletak di dalam pembukaan udara, keduanya berfungsi sebagai penghambat gas. "Jembatan MHD" menyebabkan gambar menempatkan akselerator MHD di ujung ekor. Namun semua ini tidak begitu jelas. Saya pikir skema ini adalah informasi menyesatkan, dan skema dari konferensi Brighton adalah yang benar, dan saya tantang seorang mekanik fluida yang ahli dalam fisika gas terionisasi untuk membuktikan sebaliknya. Para mekanik fluida yang hadir saat ceramah saya di Supaéro setuju dengan pendapat saya.