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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Светодиоды, излучающие запутанный свет 29.03.2014 Ученые из Университета Торонто разработали схему работы светодиодов, способных излучать запутанные фотоны за счет дополнительного сверхпроводящего слоя. Обыкновенные светодиоды излучают фотоны, никак друг с другом не скореллированные. Для получения запутанного света физики дополнили обычные светодиоды слоем сверхпроводящего вещества. В этом веществе имеются так называемые куперовские пары, т.е. связанные пары электронов. Использование таких электронов при излучении света приводит к появлению запутанных пар фотонов. Для справки: "запутанными" называют частицы, квантовые свойства которых строгим образом скореллированы друг с другом. Например, путем измерения поляризации одного члена пары запутанных фотонов, можно получить информацию и о другом, независимо от того, где он в этот момент находится. До сих пор получить запутанные фотоны удавалось, лишь манипулируя отдельными охлажденными атомами, N-V-вакансиями в алмазах (т.е. парами электронов отдельного азота, находящимися в кристалле углерода), а также квантовыми точками. Надежные и простые источники запутанных фотонов имеют весьма серьезное значение для квантовой криптографии. Такие фотоны применяются в ней для передачи ключа между собеседниками. Недавно ученые научились применять квантово запутанный свет еще и в микроскопии. Было обнаружено, что контрастность микрофотографий, сделанных в запутанном свете, почти на треть превышает типичный квантовый предел четкости для обыкновенных фотонов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025