MHD4の開始
…たとえば、このような模型を、中央の電極対のみを備えて浸漬し、その電極対を短絡した場合、ガス中を閉じた回路として電流が流れ、その結果、ガスの速度が大きく低下することになる：
…このような翼型が、非常に高い電気伝導性を持つガス（または電気的に導電性を持たせる）中に浸漬されていると、強力な「MHD発電機」として振る舞う。これは「MHD変換器」である。エネルギーはどこから来るのか？ それは単に流体の運動エネルギーであり、取り出された電力は、流体内の運動エネルギーの損失、すなわち自然な減速を伴う。
…1965年には、流体の運動エネルギーを直接「ファラデー型MHDノズル」に変換するMHD電気発電機を実用化していた。幾何学的形状は異なるが、原理は同じである。以下は、ファラデー型MHD発電機の図で、断面が正方形の流路を示している。
…次の画像では、ソレノイドを取り外し、流路内の電極を「セグメント化」した配置（電流の流れをより均等に分布させるため）を示している。
…1960年代にマルセイユ流体力学研究所で行った実験では、このノズルに1気圧のアーゲンガスを10,000 Kの温度で、秒速2500メートルの速度で注入した。磁場は2テスラに達し、電動力は以下のようになる：
2500 × 2 = 1メートルあたり5000ボルト
…対向する電極間の距離が5cmであるため、電位差は250ボルトとなる。ただし、電極付近の壁面現象に起因する40ボルトの損失を差し引く必要があり、実際の電圧は210ボルトとなる。
…この温度に加熱されたアーゲンの電気伝導度は1メートルあたり3500モー（mhos）であるため、電流密度 J = σE = σVB = 735,000アンペア/平方メートル、すなわち1平方センチメートルあたり73.5アンペアとなる。ノズル長10cm、幅5cm（50平方センチメートル）の場合、短絡時の最大電流は3675アンペアとなる。
…電極が短絡されているとき、電流は最大となり、ラプラス力の合力は非常に強力である。実験により、ガスが衝撃波を形成するほどまで減速することが確認された。これは、電磁力のみが障害物として機能した場合に得られる結果である。
…超音速でレンズ型翼に衝突するガスは、自らのエネルギーを持っているため、それを活用できる。衝撃波を除去するために必要なエネルギーは、流体を加速する際に消費されたエネルギー（前縁および後縁付近）から、中央電極対の動作によって得られる減速によるエネルギー損失を差し引いたものとなる。
…この結果は非常に興味深く、衝撃波を消滅させるために必要なエネルギーは、当初予想されたよりもはるかに低いことを示している。主な損失はジュール熱に起因する。空中を飛行する機械が冷たい空気中を移動する場合、さらにマイクロ波（3ギガヘルツ）によるガスのイオン化に必要なエネルギーも追加されるが、我々はこれについても数値計算を行った。
…ラプラス力はマッハ波の傾斜にどのように作用するのか？
…非常に簡単である。たとえばMHDノズルが発電機として動作し、流体を減速している場合、ノズル内のマッハ波の進化は以下のようになる：
…これは比較的緩やかな減速である。マッハ波はアコーディオンの要素のように圧縮されるように見える。電極は「負荷」状態にあり、電流密度が制限される。このように、より強い減速が衝撃波を生じる仕組みが理解できる。それは流体速度が低下し、サブソニックに近づくことによって起こる。マッハ波はアコーディオンのように集中し、圧力の擾乱が蓄積される。その結果、衝撃波が形成され、それがノズル入口に向けて急速に移動し、最初の「ストリーマー」（最初の電極対から発生する電流ジェット）の前で安定化するように見える。まるで、このストリーマーが不透明な障害物のように機能しているかのようである。
…逆に、電気的エネルギーをシステムに注入すると、ノズルはファラデー型MHD加速器として動作する。マッハ波は水平方向に倒れるように見える：
…このMHD加速効果は1960年代、私が勤務していた研究所でも確認された。非常に効果的であった。ノズル入口での速度が2500 m/sであったのに対し、出口での速度は8000 m/s以上に達した。わずか10cmの距離で、速度が5km/s以上増加したことになる。
…これらの実験は、十分なイオン化度を持つガスに対してMHD作用が極めて効果的であることを示している。補足として、アーゲンにおけるこの電気伝導度（1メートルあたり3500モー）は、イオン化度10⁻³（1000個中1個がイオン化）に相当する。
…冷たい空気では、人工的にイオン化する必要がある。たとえば、周囲のガスに3ギガヘルツのマイクロ波を照射し、最も容易にイオン化される成分である酸化窒素（NO）から電子を剥ぎ取る。また、イオン化エネルギーが低いアルカリ金属（セシウムやナトリウム）を微量添加する方法も検討できる。
…私とレブランは、1980年代にCNRS資金による博士論文の枠内で、このような計算を行った。コンピュータシミュレーションの結果、衝撃波を全く持たない完全に「規則正しい」流れが得られた。以下の図では、マッハ波の2つの波束を示している。
…この理論的研究は、三対の電極系を用いた水力類似実験によって補完された。船首波と船尾波を完全に消滅させることができた。ただし、酸性水の電気伝導度が低いため、流体のエネルギーを活用してエネルギー収支を改善することは不可能であった。結果は上記と同様である。その結果、流体が「平らな」流れとなる。
…興味のある読者は、私の漫画『沈黙の壁』（CD-ROM Lanturlu参照）にこれらの要素の一部を見つけることができる。
これらの研究を実現するには
…これらのアイデアは魅力的である。衝撃波を避けられる新たな超音速流体力学の可能性を開く。しかし、MHDの課題は、十分な電気伝導性を持つガスを扱えるようにすることにある。20年の研究を通じて、我々はこれらの問題をすべて検討した。1966年、私は安定状態での「二温度型MHD発電機」の動作を世界で初めて達成した。
…また、希薄気体（水銀柱10⁻¹mm相当の圧力の空気）中での多数の実験も行った。
- プラズマの壁面閉じ込め
- 「ストリーマー」（らせん状電流）の誘導
- ベリコフ不安定性の消滅（モスクワMHD会議での発表）
- 高周波（1MHz）による空気のイオン化研究
…今後、このサイトでこれらの実験と展望について詳しく説明する予定である。まずは、レンズ型翼周囲の衝撃波消滅実験をどのように実現できるかを検討しよう。
…そのためには、高温（10,000Kのアーゲン）ガス流を供給できる風洞が必要となる。これは戦後すぐ開発された装置（現在はほとんど使われていないが）である「衝撃波管」を用いることで可能である。
…それはどのようなものか？
…この「衝撃波風洞」の動作原理を説明するために、再び水力類似法を用いる。たとえば、幅10cm、長さ数メートルの一定幅の直線状の木製水路を想定する。以下が図示である：
../../../bons_commande/bon_global.htm
