Начало MHD7
MHD-привод.
...Предыдущий рисунок, показывающий поток, возникающий под действием сил Лоренца вокруг цилиндра, демонстрирует, что эти силы могут быть использованы для привода летательных или плавающих машин. Однако цилиндрическая форма, по-видимому, не является наиболее подходящей. Тогда легко перейти к сфере, оснастив такой объект кольцевой системой электродов.
...Вращающийся переключатель позволяет последовательно питать два диаметрально противоположных электрода, один из которых служит анодом, а другой — катодом. Всё, что нужно, — это скопировать это устройство с системой вращающегося магнитного поля. В этом случае нет необходимости размещать внутри модели магнит на оси (хотя мы делали это, проводя гидравлические эксперименты в 1976 году, поместив вращающийся магнит внутрь настольного теннисного шарика). Все студенты-физики знают, что при размещении трёх соленоидов под углом 120° и подаче на них токов с соответствующим сдвигом фаз получается эквивалент вращающегося магнитного диполя. В результате получается:
...Если бы эксперимент по уничтожению ударной волны вокруг линзового профиля удался, мы планировали повторить операцию с моделью такого типа — многополюсной с вращающимся полем, питаемой синхронизированными разрядами конденсаторов.
...Эксперимент в холодном газе также был бы интересным. Достаточно было бы использовать модель в качестве высокочастотной антенны. Мы уже в 1978 году провели весьма интересные эксперименты по этому поводу. Опять же, ионизация была бы спокойно локализована в непосредственной близости от объекта.
Линзовые летательные аппараты.
...Однако наиболее интересным экспериментом стал бы эксперимент с линзовым MHD-летательным аппаратом (публикация в CRAS, 1975, под названием «Новые типы MHD-преобразователей»). В данном случае речь идёт о машине, лишенной электродов.
...Рассмотрим соленоид, по которому проходит переменный ток. Он создаёт в окружающем воздухе индуцированное магнитное поле, которое может сопровождаться циркуляцией тока, связанного с вторичным полем, противодействующим изменению индукционного поля (закон Ленца).
...Индукционный ток (i), образующий замкнутые контуры, взаимодействует с индукционным полем B(t), создавая радиальные силы Лоренца, поочерёдно центробежные и центростремительные. Например, на рисунке выше в момент времени t₀ направления поля B (возбуждающего) и плотности тока J (индуцированного, циркулирующего в газовой массе) дают центростремительную радиальную силу.
В момент времени t₁ эта сила будет центробежной.
...Если газ, прилегающий к диску с внутренним соленоидом, не ионизирован, ничего заметного не произойдёт. Если же газ ионизировать, он будет подвергаться действию системы поочерёдно центробежных и центростремительных сил, как в шейкере.
...На этом основании можно представить систему привода, организовав модуляцию ионизации во времени на верхней и нижней поверхностях, чтобы газ, находящийся сверху аппарата, был проводящим в момент, когда силы центробежные:
а газ, находящийся снизу аппарата, — проводящим, когда силы центростремительные:
...Таким образом, мы получим систему комбинированных сил, стремящихся мощно прокачивать воздух вокруг аппарата:
...Формула (Доклад в Академию наук Парижа, 1975) весьма привлекательна. Однако необходимо найти способ создания импульсной ионизации вблизи стенки. Проблема сложная, поскольку время, в течение которого воздух становится проводящим, должно быть порядка величины меньше времени прохождения газовой массы вокруг объекта. Если объект движется со скоростью 3000 м/с, а характерная длина составляет 10 метров (диаметр аппарата), то время порядка миллисекунды, что вполне достижимо при импульсной генерации микроволн на частоте 3 ГГц. Следовательно, верхняя и нижняя стенки машины должны быть покрыты мини-клястронами, чередующимися по времени и выбивающими свободные электроны из молекул воздуха.
...Другое решение, по-видимому, более интересно. Известно, что при бомбардировке молекул электронами с точно настроенной энергией происходят электронные захваты. Некоторые молекулы при этом приобретают дополнительный электрон и становятся отрицательными ионами с очень коротким временем жизни, что в нашем случае интересно.
...Электронные пушки, расположенные вдоль стенок, будут иметь форму мини-ловушек. Принцип прост. Соленоид создаёт магнитное поле с указанной конфигурацией:
...Это поле, перпендикулярное стенке, уменьшается по интенсивности с удалением от неё. Ему сопоставляется магнитное давление:
...На правом рисунке разряд, возникающий между центральным электродом и кольцевым электродом, будет выбрасывать электроны в области с меньшим магнитным давлением, то есть далеко от стенки, с энергией, зависящей от значения B. Если B настроить правильно, эти потоки электронов вызовут образование в воздухе отрицательных ионов — эффективных носителей тока, связанного с изменением индукционного поля B, создаваемого кольцевым соленоидом (см. выше). Максимальная аэродинамическая эффективность достигается при воздействии в газовой слое, непосредственно прилегающем к стенке (так называемый «граничный слой»). Однако возникает проблема конфайнмента плазмы, изучавшаяся экспериментально при низком давлении, и быстро решённая.
...Магнитное поле B, создаваемое экваториальным соленоидом, также связано с магнитным давлением. Оно уменьшается по мере удаления от плоскости симметрии. Любая электрическая дуга стремилась бы значительно удалиться от стенки, становясь неуправляемой.
...Решение заключалось в использовании не одного, а трёх соленоидов — двух вторичных, меньшего диаметра, выполняющих роль соленоидов конфайнмента.
...В определённый момент времени токи, проходящие:
...- через экваториальный соленоид
...- через два соленоида конфайнмента
имеют противоположные направления. Геометрия позволяет создать вблизи вогнутой стенки градиент магнитного давления, способный прижать электрический разряд к стенке и удерживать его в граничном газовом слое (на практике, для аппарата диаметром около десяти метров — в слое толщиной несколько сантиметров).
...Эти эксперименты по боковому конфайнменту были среди самых впечатляющих, которые мы провели в конце 1970-х годов, при скромных средствах.
...В целом, аппарат в то время имел вид двух...