MHD и отмена ударных волн

Приложение 1: MHD

• страница 1 -

1 - Общие сведения о концепции отмены ударных волн

Эта концепция была введена в начале 70-х годов. Позже американское правительство поняло, что MHD может сыграть важную роль в будущих военных проектах. В то же время американские ученые поняли, что MHD связан с гиперзвуковым полетом. Они решили дезинформировать общественность. Официально, в США, MHD была отменена. Гражданская MHD была отменена. Большие промышленные проекты были отменены. Но, в то же время, началась интенсивная работа, в полной тайне, над военной MHD. Эта реальность была обнаружена очень недавно (2001). Читатель свободен верить или не верить в эту информацию. Мы были информированы о том, что происходило в США с 1970 года до настоящего времени высококлассными американскими учеными, участвовавшими в секретных черных программах, сосредоточенных в зоне 51. Единственным аргументом в поддержку этого утверждения является научная основа. Даже сегодня люди по-прежнему не знают многих очень важных характеристик, относящихся к MHD, применяемой к сверхзвуковым газовым потокам, что позволило США сделать фантастический и фундаментальный прорыв в середине 70-х годов. Через тридцать лет после того, как США доминировали в мире благодаря передовым технологиям во многих (военных) областях, включая длительный гиперзвуковой полет, до Маха 12.

Я не знаю, кто прочтет это приложение, чтение которого требует продвинутых знаний в сверхзвуковой гидродинамике, теории характеристик и MHD. В 1967 году был опубликован очень хороший труд под названием «Engineering Magnetohydrodynamics»; Sutton и Sherman, Mac Graw Hill Books Company.

Теперь мы представим некоторые основные понятия.

В сверхзвуковом потоке мы можем рассмотреть «линии Маха»:

**Линии Маха (или поверхности Маха) в сверхзвуковом потоке **

Угол этих линий Маха зависит от локального значения скорости.

Влияние увеличения скорости на угол Маха

Если мы рассмотрим сверхзвуковой поток, линии Маха, или «характеристические линии», являются реальными. Они картографируют поток. Затем, 2D сверхзвуковая испытательная струя (сверхзвуковая аэродинамическая труба).

В сужающейся секции жидкость находится в субзвуковом режиме. С математической точки зрения, характеристические линии (поверхности Маха) являются мнимыми. Скорость звука достигается в горловине сопла. Затем поверхности Маха становятся реальными. Мы можем их визуализировать:

**Эволюция поверхностей Маха, или линий Маха, в сверхзвуковом сопле. **

В сопле скорость непрерывно увеличивается. Одновременно угол Маха уменьшается (он равен 90° в сечении горловины). Это соответствует «естественному изменению» системы поверхностей Маха, вызванному расширением сверхзвукового потока.

Теперь рассмотрим двумерный сверхзвуковой поток вокруг плоского крыла. Мы можем рассчитать теоретическую систему линий Маха, с использованием теории характеристик:

Теоретические характеристические линии вокруг плоского крыла, погруженного в сверхзвуковой газовый поток.

Это не физично. Это «чисто математически» (решение «характеристической системы»). Оно показывает, как поверхностные характеристики сталкиваются, накапливаются в определенных точках. Это элементарные поверхности изменения давления. В середине потока мы видим классический пучок расширения, где давление уменьшается, а газ ускоряется. Но в других регионах мы видим, как поверхности Маха накапливаются и стремятся создать прикрепленные ударные волны. Следующая фигура соответствует действительно физическому решению с прикрепленными наклонными ударными волнами:

**Физические условия с прикрепленными наклонными плоскими ударными волнами. **

Затем: эти прикрепленные плоские ударные волны.

Затем: эти плоские волны, плюс линии тока.

Если передняя кромка острая, передние волны прикреплены. Посмотрите на деталь:

Прикрепленная передняя ударная волна рядом с передней кромкой плоского крыла

Если передняя кромка закруглена, ситуация немного другая. Ударная волна похожа на волну типа «дуга».

**Ударная волна на закругленной передней кромке. **

С точки зрения классической, эти ударные волны нельзя избежать. Они соответствуют скачкам давления и температуры. Когда число Маха превышает 3, материалы не выдерживают тепловой поток и испаряются. В «скрамджетах» охлаждают переднюю кромку жидким водородом и кислородом, что позволяет достичь короткодлительных полетов на Махе 5-6. Но гиперзвуковой полет (Мах 12) считается невозможным с точки зрения технологий. В 1947 году явление НЛО вызвало странную проблему: возможно ли достичь таких высоких чисел Маха? В Розуэлле американцы подобрали разбитую машину, что сразу доказало две вещи:

• НЛО были окончательно реальными

• Они пришли из других планетарных систем.

Было решено сохранить полную тайну по этому вопросу. В США была внедрена интенсивная и активная политика дезинформации, которая все еще действует. Например, НАСА объясняет на своем официальном сайте, что НЛО - это просто иллюзия, почти 50 лет спустя. Американцам потребовалось время, чтобы понять, что MHD - это ключ, мастер-слово гиперзвукового (и тихого) полета. Тихий полет НЛО показал, что ударные волны (и турбулентность) были избегаемы. Для иллюстрации этого мы ссылаемся на личные работы автора (разработанные в 60-х и 70-х годах). Эти исследования проводились с довольно скромным лабораторным оборудованием, по сравнению с гигантскими усилиями США, скрытыми в подземных заводах зоны 51. Но этого будет достаточно, чтобы показать основные идеи. На следующем рисунке «линейный МГД-преобразователь Фарадея» с его МГД-каналом и двумя катушками.

МГД-преобразователь Фарадея

Если мы уберем две катушки, мы получим это:

Канал Фарадея (катушки были удалены)

Здесь преобразователь действует как МГД-генератор. Сверхзвуковой поток входит в канал со скоростью V, что вызывает индуцированное электрическое поле E × B. Последнее производит электрический ток в газе, который проходит через внешние нагрузки, представленные. Часть кинетической энергии газа может быть преобразована в электричество. Это приводит к замедлению газа. Система, состоящая из скорости, электрического поля и результирующей силы Лоренца, изображена ниже:

Электрическое поле и поле силы Лоренца в МГД-генераторе.

Сила Лоренца подчиняется «правилу трех пальцев»:

Эта первая идея очень важна. Действительно, мы видим, что МГД-ускоритель замедляет сверхзвуковую жидкость. Если правильно управлять, мы можем представить, что параметры жидкости могут быть изменены «мягко», без возникновения ударной волны. Это и есть ключевая идея концепции гиперзвукового полета, как мы увидим позже. Затем мы показываем характерный узор линий Маха в МГД-генераторе. Угол Маха непрерывно меняется, и никакой ударной волны не возникает.

Безударное изменение системы линий Маха, вызванное действием силы Лоренца

Это очень простая идея, но она считалась секретной в течение очень долгого времени по всему миру. С другой стороны, МГД-преобразователь может использоваться как ускоритель. Для этого достаточно ввести электрическую энергию, чтобы изменить электрический ток и получить ускоряющие силы Лоренца. Таким образом, мы можем изменить локальное значение угла Маха. В моей лаборатории в 1967 году мы получили очень впечатляющие ускорения на очень коротких расстояниях.

**Газ входит в канал слева, и силы Лоренца ускоряют его. **

Давайте покажем, что это не было сном. Вот моя лаборатория МГД 60-х годов в Институте механики жидкости Марселя, Франция. .

**Моя лаборатория МГД 60-х годов. Спереди: электроды. Слева: старый осциллограф с вакуумными лампами Tektronix. Внизу: преобразователь Фарадея с подвешенными катушками. Кроме того, «игнитрон», используемый для переключения электрического тока в 50 000 ампер, производимого банкой конденсаторов. **

Это была «короткодлительная аэродинамическая труба», основанная на «трубке удара». Поток аргона, приведенный в действие ударной волной (200 микросекунд), был вытеснен в аэродинамическую трубу с постоянной площадью длиной 6 метров. Газ был перемещен и сжат (давление после сжатия: 1 бар). Газ нагревался до 10 000 °K, что обеспечивало очень хорошую электрическую проводимость (3000 мhos/м). Скорость газа на входе в МГД-канал составляла 2 750 м/с. Последний имел длину 10 см. В ходе экспериментов по ускорению скорость выхлопа достигала 8 000 м/с, что демонстрировало исключительную эффективность сил Лоренца для ускорения с высоким магнитным полем (2 теслы) и очень высокими плотностями электрического тока. Затем классическая эффективность МГД:

**Эффективность МГД. J - плотность электрического тока, B - магнитное поле, L - характерная длина, ниже: плотность массы и v - скорость. **

В начале 80-х годов французский инженер Бернар Лебрюн начал докторскую с нами. Я определил основную идею безударного сверхзвукового полета. Это было гражданское исследование, но мы знаем, что в то же время в знаменитом Лаборатории Ливермора в Калифорнии проводились аналогичные исследования в тайне. Мы уже представили общий узор линий Маха, связанный с теоретическим сверхзвуковым потоком вокруг плоского крыла. Мы видели, что мы могли изменить локальное значение угла Маха, выбрав подходящее поле силы Лоренца. Например, мы можем ускорить поток вокруг передней кромки, используя поперечное магнитное поле и два стеновых электрода, как показано ниже:

Электроды ускорения, рядом с передней кромкой

Затем соответствующее поле силы Лоренца:

Поле силы Лоренца

С таким устройством было возможно отменить переднюю ударную волну рядом с острой передней кромкой, что показало, что система ударных волн могла быть избежана. Это глубоко изменило проблему гиперзвукового полета. Новая цель заключалась в отмене ударных волн вокруг плоского крыла, что подразумевало поддержание линий Маха параллельно:

Диссертация Лебрюна: цель

Три пары стеновых электродов были размещены на модели плоского крыла:

Диссертация Лебрюна (1987)

Верх: идеализированный узор характеристик (линии Маха или поверхности Маха). Если подходящее поле силы Лоренца могло быть применено вокруг модели, ожидалось, что явление фокусировки характеристик будет избежано. Это было показано расчетами на компьютере и представлено на нескольких международных конгрессах по МГД (Цукуба, Япония, Пекин, Китай, см. библиографию и упомянутые статьи). Общий узор линий Маха становится следующим:

Диссертация Лебрюна. Характеристические линии.

Эта работа была выполнена в гражданской лаборатории, но мы знаем, что в то же время американцы делали то же самое в полной тайне. Во Франции власти были в ужасе от мысли, что такие результаты могут раскрыть экзотеррественный характер НЛО, и они были в ярости. Все гражданские исследования были прекращены. Армия попыталась продолжить это исследование в своих секретных лабораториях, для собственных целей, но не смогла из-за нехватки знаний. В то же время проекты США переживали сильное ускорение. Параллельные исследования интенсивно проводились по торпедам и подводной тяге. Чтобы не смущать ум читателя, мы поговорим об этом позже.

Библиография :

(1) J.P. Petit : «Может ли быть сверхзвуковой полет?» Восьмая международная конференция по производству электроэнергии с помощью МГД. Москва, 1983 г.

(2) J.P. Petit & B. Lebrun : «Отмена ударных волн в газе действием силы Лоренца». Девятая международная конференция по производству электроэнергии с помощью МГД. Цукуба, Япония, 1986 г.

(3) B. Lebrun & J.P. Petit : «Отмена ударных волн действием МГД в сверхзвуковых потоках. Квазиодномерный стационарный анализ и тепловая блокировка». Европейский журнал механики, B/Fluides, 8, № 2, стр. 163-178, 1989 г.

(4) B. Lebrun & J.P. Petit : «Отмена ударных волн действием МГД в сверхзвуковых потоках. Стационарный двумерный неизентропийный анализ. Критерий антиударной волны, и моделирование трубок удара для изентропийных потоков». Европейский журнал механики, B/Fluides, 8, стр. 307-326, 1989 г.

(5) B. Lebrun : «Теоретический подход к подавлению ударных волн, образующихся вокруг острого препятствия, помещенного в ионизированный аргоновый поток». Диссертация по энергетике № 233. Университет Пуатье, Франция, 1990 г.

(6) B. Lebrun & J.P. Petit : «Теоретический анализ отмены ударных волн с помощью поля силы Лоренца». Международный симпозиум по МГД, Пекин, 1990 г.

Приложение1 (MHD), следующая страница