Ионная тяга вместо реактивной

15.04.2013

Не исключено, что в ближайшем будущем появятся первые легкие самолеты на практически бесшумной и экологически чистой реактивной тяге. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) провели серию расчетов и экспериментов и выяснили, что атмосферные ионные двигатели могут быть гораздо эффективнее, чем считалось ранее.

На самом деле явление электрогидродинамической тяги или по-простому ионного ветра было открыто еще в 1960 году. Суть его в следующем: когда ток проходит между двумя электродами, один из которых тоньше, чем другой, создается поток воздуха. Если подать на проводники достаточное напряжение, то можно получить очень мощную воздушную струю, которой будет достаточно для того, чтобы удерживать самолет в воздухе.

К сожалению этот, без сомнения, привлекательный тип реактивного двигателя долгое время оставался забавой для инженеров и фокусников, поскольку считался недостаточно мощным доля создания "серьезной" реактивной тяги. Некоторые ученые предположили, что атмосферные ионные реактивные двигатели крайне неэффективны: требуют огромное количество электроэнергии при не очень большой тяге.

Тем не менее, расчеты и эксперименты специалистов MIT показали, что в определенных условиях ионные двигатели могут быть гораздо более эффективным источником тяги, чем обычные реактивные двигатели. В своих экспериментах они обнаружили, что ионный ветер может выдавать до 110 ньютонов тяги на киловатт, по сравнению с 2 ньютонами на киловатт у обычного реактивного двигателя. Таким образом ионный ветер эффективно использоваться на некоторых типах летательных аппаратов, прежде всего на небольших легких самолетах. При этом ионные двигатели практически бесшумны и невидимы в инфракрасном диапазоне, поскольку не выделяют гигантское количество тепла, как традиционные реактивные.

В MIT разработали базовый дизайн эффективного ионного двигателя. Установка для производства ионного ветра состоит из трех частей: очень тонкий медный электрод (эмитент), толстая трубка из алюминия (коллектор) и воздушный зазор между ними. Вся конструкция собрана на легкой раме, в которой проложены провода для подключения коллектора и эмитента к источнику электропитания. При подаче напряжения градиент поля "вырывает" электроны из соседних молекул воздуха и ионизированные молекулы сильно отталкивается от эмитента и притягиваются к коллектору. При этом облако ионов захватывает окружающие нейтральные молекулы воздуха и создает реактивную тягу.

Наибольшую эффективность ионный двигатель показал при низкой скорости воздушной струи. Другими словами, ионный ветер лучше использовать для медленного движения большого количества воздуха, а не разгонять небольшие объемы до сверхзвуковых скоростей. Это означает, что оптимальнее всего применять ионный двигатель на медленных самолетах, у которых воздухозаборники для ионного ветра будут располагаться фактически по всей поверхности. Это сразу наводит на мысль о малозаметных беспилотных самолетах-разведчиках с большим размахом крыльев.

Расчеты MIT показывают высокие требования ионного двигателя к напряжению: для небольшого самолета понадобится источник энергии, выдающий сотни или даже тысячи киловольт. Напряжения должны быть огромные, но в MIT полагают, что их можно получить от сверхлегких солнечных панелей и топливных элементов.

<< Назад: HBA-плата HighPoint Rocket 750 подключает до 40 SATA 3.0 HD 15.04.2013

>> Вперед: Генетический аналог транзистора 14.04.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Римская лошадь в Германии 04.08.2010 В колодце с деревянным срубом глубиной 11 метров у немецкого городка Вальдгирмес археологи нашли бронзовую голову лошади с остатками позолоты. Голова, выполненная в натуральную величину, весит 25 килограммов. По-видимому, это фрагмент несохранившейся древнеримской статуи. Римляне намеревались сделать Вальдгирмес столицей своей германской колонии, но в 9 году новой эры потерпели поражение от местных племен и эвакуировали город. Судя по кольцам на бревнах колодезного сруба, колодец выкопан примерно в это же время.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025