附录1：磁流体动力学（MHD）
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1 - 关于消除激波概念的一般知识
这一概念是在20世纪70年代初引入的。随后，美国政府意识到磁流体动力学（MHD）可能在未来军事项目中发挥重要作用。同时，美国科学家也意识到MHD与高超音速飞行有关。他们决定对公众进行误导。在美国，官方上MHD被放弃了。民用MHD被放弃了。大型工业项目也被放弃了。但与此同时，在最高度机密的情况下，开始对军用MHD进行大量努力。这一情况最近才被发现（2001年）。读者可以自由选择相信或不相信这一信息。我们从参与秘密黑色计划的美国高级科学家那里了解到，1970年至今在美国发生的事情。关于这一点的唯一依据是科学基础。即使在今天，人们仍然不了解许多关于磁流体动力学在超音速气体流动中应用的重要特征，这使得美国在20世纪70年代中期取得了非凡而根本性的突破。在30年的时间里，美国凭借在许多（军事）领域的先进技术（包括长时间的高超音速飞行，达到马赫数12）主宰了世界。
我不知道谁会阅读这份附录，因为阅读它需要对超音速流体力学、特征理论和磁流体动力学有深入的理解。1967年出版了一本非常好的书，名为《工程磁流体动力学》；Sutton和Sherman，Mac Graw Hill Books Company。
现在我们介绍一些基本概念。
在超音速流动中，我们可以考虑“马赫线”：
超音速流动中的马赫线（或马赫面）
这些马赫线的角度取决于局部速度的值。
速度增加对马赫角的影响
如果我们考虑一个超音速流动，马赫线或“特征线”是真实的。它们描绘了流动。接下来是一个二维超音速试验喷管（超音速风洞）。
在收敛段，流体处于亚音速状态。从数学角度来看，特征线（马赫面）是虚的。在喷管喉部达到音速。之后，马赫面变为真实。我们可以看到：
超音速喷管中马赫面或马赫线的演变。
在喷管中，速度持续增加。同时，马赫角减小（在喉部截面等于90°）。这对应于由于超音速流动膨胀而产生的马赫面系统的“自然变化”。
现在，考虑二维超音速流动围绕一个平面机翼。我们可以通过特征理论计算马赫线的理论系统：
平面机翼周围理论特征线在超音速气体流动中。
这不是物理的。这是“纯粹数学”（一个“特征系统”的解）。它展示了特征面如何碰撞、在某些地方聚集。这些是压力变化的基本面。在流动的中间，我们看到一个经典的膨胀扇，压力降低，气体加速。但在其他区域，我们看到马赫面如何聚集并倾向于产生附着的激波。下图对应于一个真实的物理解，随后产生附着的激波：
具有附着平面激波的物理条件。
接下来：这些附着的平面激波。
接下来：这些平面波，加上流线。
如果前缘是尖锐的，前缘激波是附着的。查看细节：
平面机翼前缘附近的前缘附着激波。
如果前缘是圆钝的，情况略有不同。激波看起来像波浪。
圆钝前缘的激波。
从经典观点来看，这些激波是无法避免的。它们对应于压力和温度的跃变。当马赫数超过3时，材料无法承受热流并蒸发。在“超燃冲压发动机”中，使用液态氢和液态氧冷却前缘，这使得在马赫数5-6下实现短时间飞行成为可能。但高超音速飞行（马赫数12）在技术上被认为是不可能的。1947年，UFO现象提出一个奇怪的问题：是否可能达到如此高的马赫数？在罗斯威尔，美国人回收了一架坠毁的飞行器，这立即证明了两件事：
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UFO确实真实存在
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它们来自其他行星系统。
决定对此保持完全的保密。美国实施了强烈的主动误导政策，至今仍在执行。例如，美国国家航空航天局（NASA）在其官方网站上解释说，UFO只是一种幻觉，这已经将近五十年了。美国人花了很长时间才意识到MHD是高超音速飞行（以及静音飞行）的关键，是“钥匙”。UFO的静音飞行表明激波（和湍流）被避免了。为了说明这一点，我们参考作者个人的研究（在1960年代和1970年代开发的）。这项研究使用了相当简陋的实验室设备，与隐藏在51区地下工厂的美国巨大努力相比。但这足以展示基本概念。在下图中，一个“法拉第MHD线性转换器”及其MHD通道和两个线圈。
法拉第MHD转换器
如果我们移除两个线圈，我们得到：
法拉第通道（线圈已被移除）
在这里，转换器作为MHD发电机起作用。超音速流动以速度V进入通道，从而产生感应电场E × B。后者在气体中产生电流，通过外部负载流动，如图所示。气体的一部分动能可以转换为电能。这伴随着气体的减速。速度、电场和相应的洛伦兹力系统如下所示：
MHD发电机中的电场和洛伦兹力场。
洛伦兹力遵循“三指法则”：
这一初步想法非常重要。事实上，我们看到MHD加速器会减缓超音速流体。如果适当管理，我们可以想象流体参数可以以“柔和的方式”进行调整，而不会产生激波。
这是高超音速飞行概念的关键思想，我们将在后面看到。接下来，我们展示MHD发电机中马赫线的特征模式。马赫角连续变化，没有激波产生。
由于洛伦兹力作用，马赫线系统无激波的修改
这是一个非常简单的想法，但在全世界很长一段时间内被视为最高机密。另一方面，MHD转换器也可以用作加速器。为此，只需注入电能以反转电流并获得加速的洛伦兹力。这样，我们可以改变局部马赫角的值。在我的实验室里，1967年，我们在很短的距离内获得了非常惊人的加速。
气体从左侧进入通道，洛伦兹力加速它。
让我们证明这不是一个梦想。接下来，是1960年代我在法国马赛流体力学研究所的MHD实验室。
1960年代我的MHD实验室。前面：电极。左边，一个旧的Tektronix真空管示波器。下方：带有悬挂线圈的法拉第转换器。此外，还有一个用于切换由电容器组产生的50,000安培电流的“点火器”。
这是一个基于“激波管”的“短时风洞”。由激波驱动的氩气流（200微秒）被推入一个6米长的恒定截面风洞。气体被移动并压缩（压缩后的压力：1巴）。气体被加热到10,000 K，这提供了极好的电导率（3000西门子/米）。气体进入MHD通道的速度为2,750米/秒。该通道长10厘米。在加速实验中，喷射速度达到8,000米/秒，这证明了在高磁场（2特斯拉）和高电流密度下，洛伦兹力在加速方面的非凡效率。接下来是经典的MHD效率：
MHD效率。J是电流密度，B是磁场，L是特征长度；下方：质量密度和速度v。
20世纪80年代初，一位法国工程师Bertrand Lebrun开始与我一起攻读博士学位。我提出了无激波超音速飞行的基本概念。这是一项民用研究，但我们知道，同时在著名的加州劳伦斯利弗莫尔实验室也进行了类似的秘密研究。我们已经介绍了与理论超音速流围绕平面机翼相关的马赫线一般模式。我们看到，通过适当选择洛伦兹力场，可以改变马赫角的局部值。例如，我们可以使用横向磁场和两个壁电极来加速前缘周围的流动，如下所示：
前缘附近的加速电极
接下来是相应的洛伦兹力场：
洛伦兹力场
有了这样的装置，可以在尖锐前缘附近消除前缘激波，这表明可以避免激波系统。这彻底改变了高超音速飞行的问题。新的目标是消除平面机翼周围的激波，这意味着保持马赫线平行：
Lebrun的论文：目标
在平面机翼模型上布置了三对壁电极：
Lebrun的博士论文（1987年）
上面：理想化的特征线模式（马赫线或马赫面）。如果可以在模型周围施加合适的洛伦兹力场，可以预期避免特征线聚焦现象。这通过计算机计算得到证明，并在多个国际MHD会议（日本筑波、中国北京，见参考文献和引用文章）上进行了展示。马赫线的一般模式如下：
Lebrun博士论文。特征线。
这项工作是在民用实验室中完成的，但我们知道，同时美国也在高度机密的情况下进行了相同的工作。在法国，当局对这些结果可能揭示UFO的外星本质感到极度恐惧，并对此感到愤怒。所有民用研究都被终止了。军队试图在自己的秘密实验室中继续这项研究，但由于缺乏知识而失败。与此同时，美国项目经历了非常迅速的加速。同时，对鱼雷和潜艇推进的平行研究也进行了深入的开展。为了避免扰乱读者的思维，我们将在后面讨论这些内容。
参考文献：
(1)
J.P. Petit：《超音速飞行是否可能？》第八届MHD发电国际会议。莫斯科，1983年。
(2)
J.P. Petit & B. Lebrun：《通过洛伦兹力作用在气体中消除激波》。第九届MHD发电国际会议。日本筑波，1986年。
(3)
B. Lebrun & J.P. Petit：《通过MHD作用在超音速流中消除激波。准一维稳态分析和热阻塞》。欧洲力学杂志；B/流体，8，第2期，第163-178页，1989年。
(4)
B. Lebrun & J.P. Petit：《通过MHD作用在超音速流中消除激波。二维稳态非等熵分析。抗激波准则，以及等熵流的激波管模拟》。欧洲力学杂志，B/流体，8，第307-326页，1989年。
(5)
B. Lebrun：《在等离子氩气流动中，围绕尖锐障碍物形成的激波的理论方法》。能源学论文第233号。法国普瓦捷大学，1990年。
(6)
B. Lebrun & J.P. Petit：《通过洛伦兹力场消除激波的理论分析》。国际MHD研讨会，北京，1990年。
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