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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Тетрис против психологической травмы 27.07.2015 Плохие воспоминания часто укореняются в памяти и делаются бесконтрольными - если с нами произошло что-то очень плохое, то постоянное эмоциональное возвращение к этому событию приводит к посттравматическому синдрому. Психологи и нейробиологи пытаются найти способ, который позволял бы редактировать память, ослаблять силу и влияние эмоционального "негатива". Процесс перехода информации из кратковременного отдела памяти в долговременный называют консолидацией. В таком консолидированном виде на воспоминание очень трудно подействовать, однако оно дает о себе знать, заставляя болезненно реагировать на какие-то совершенно обычные явления (например, человек, переживший авианалет, будет испытывать ужас, услышав рев автобусного двигателя - потому что это ему напомнит войну). В рамках терапии память пытаются реконсолидировать, то есть помогают человека вспомнить плохой эпизод во всех деталях и осознать, что все осталось в прошлом. Существуют и медикаментозные способы, предназначенные для переформатирования памяти; во многих лабораториях исследуются молекулярно-генетические механизмы, закрепляющие травматический опыт. Однако часто и психотерапевтические, и медикаментозные способы лечения, несмотря на всю свою изощренность, оказываются неэффективными. Тем неожиданнее выглядят результаты, полученные международной командой психологов из Оксфорда, Кембриджа и Каролинского института: в своей статье в Psychological Science в качестве терапевтического средства от посттравматического синдрома они рекомендуют известную всем игру Тетрис. Еще в 2010 году Эмили Холмс (Emily A. Holmes) вместе с коллегами обнаружила, что если человек поиграет в Тетрис в течение первых шести часов после травматического опыта, то никакого сильного "негатива" у него в памяти не отложится. Он, конечно, будет помнить о том, что случилось, о том, что ему было очень плохо, но эмоции сгладятся и ему не придется переживать тот ужас, страх и боль снова и снова, как в первый раз. Скорее всего, такой эффект игрушка оказывает потому, что, укладывая падающие блоки, мы задействуем отчасти те же участки мозга, из-за которых мы так хорошо, во всех деталях и эмоциональных подробностях помним то, что произошло. Иными словами, из-за конкуренции двух процессов за одни и те же нейронные ресурсы воспоминание не консолидируется в изначальном виде и сильно теряет в яркости. Однако вряд ли человек, переживший обстрел, или, например, просидевший какое-то время под завалами дома после землетрясения, бросится играть в Тетрис, даже если будет знать, что это полезно для психики. Поэтому психологи решили проверить, подействует ли игра после того, как травматическое воспоминание закостенело в долговременной памяти. В эксперименте участвовали несколько десятков человек, которым показывали видео со сценами катастроф, с ранеными и умирающими людьми. На следующий день воспоминание об увиденном оживляли, демонстрируя особенно тяжелые фрагменты фильма. Спустя несколько минут некоторым участникам эксперимента давали поиграть в Тетрис, некоторых просили отвлечься на что-то другое, некоторых так и оставляли с тяжелыми воспоминаниями, и некоторые просто играли в Тетрис - им по второму разу ничего не показывали. В течение следующей недели добровольцы должны были фиксировать, как часто к ним возвращаются образы увиденного, а в самом конце эксперимента их проверяли на то, как хорошо они помнят те или иные фрагменты фильма. Оказалось, что непроизвольные "флешбэки", навязчивые отрицательные воспоминания возвращались к тем, кто играл в Тетрис, намного реже, чем к тем, кто в Тетрис не играл. В то же время на саму память игра не влияла: и те, кто играл, и те, кто не играл, одинаково помнили сцены из неприятного видео, когда их специально об этом просили. То есть, делают вывод исследователи, негативное воспоминание не исчезает, но слабеет, перестает изводить человека случайным и непредсказуемым появлением. Конечно, показ фильма, пусть сколь угодно ужасного по содержанию - это лишь слабое подобие настоящего травматического опыта. Однако, по крайней мере, теперь психологи могут проверить свою гипотезу на настоящих больных, а, кроме того, ничто не мешает использовать Тетрис для борьбы если и не с тяжелыми психологическими травмами, то хотя бы с очень неприятными и навязчивыми воспоминаниями.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025