Что такое магнитогидродинамический привод?

Что такое магнитогидродинамический привод?

Магнитогидродинамический (МГД) привод - это двигатель без движущихся частей, который создает тягу, ускоряя заряженную жидкость с помощью электромагнитного поля. Это известно как сила Лоренца, величина которой в ньютонах на любой удельной заряженной частице может быть рассчитана путем добавления плотности электрического поля в вольтах на метр к мгновенной скорости частицы в м / с, умножая сумму на плотность магнитного поля в тесласе и умножения этого продукта на электрический заряд частицы в колумбах.

Когда интенсивность электромагнитного поля увеличивается, увеличивается и тяга, и удельный импульс магнитогидродинамического привода. Сила Лоренца может быть использована для движения в космических аппаратах, которые используют пластмассу в качестве жидкой среды и поэтому называются магнитоплазмадинамическими (МПД) двигателями. Экспериментальные прототипы были протестированы как на российском, так и на японском спутниках.

Магнитогидродинамика в целом - это научная дисциплина, в которой изучаются любые электрически заряженные жидкости. Объяснение и прогнозирование поведения электрически заряженных жидкостей требует комбинирования уравнений Навье-Стокса динамики жидкости с уравнениями Максвелла электромагнетизма. Это означает, что два набора дифференциальных уравнений должны решаться одновременно, то есть вычисления являются вычислительно интенсивными и часто требуют суперкомпьютеров.

В 1990-х годах Mitsubishi построил прототипы для морских судов, которые использовали магнитогидродинамические приводы, но они достигали скорости 15 км / ч (9,3 миль / ч), несмотря на прогнозы 200 км / ч (124,3 миль в час). Из-за отсутствия движущихся частей магнитогидродинамические двигатели в принципе могут быть надежными, экономичными, эффективными, бесшумными и механически изящными. Однако, поскольку их источником топлива является электричество, и у нас все еще не хватает дешевых средств для создания топливных элементов с высокой удельной мощностью, корабли, на которых используется привод MHD, должны иметь тяжелый бортовой генератор, который сжигает дизельное топливо. Если в ближайшие годы стоимость водородных топливных элементов резко возрастет, привод MHD может оказаться жизнеспособной альтернативой пропеллеру .

В космических аппаратах магнитоплазмадинамические двигатели требуют достаточного количества энергии - в мегаваттах - для оптимальной работы. Сегодня даже самые сильные генераторы космических аппаратов обеспечивают лишь несколько сотен киловатт, что означает, что двигатели MPD остаются в основном будущей технологией. Однако принципы работы двигателей MPD позволяют им обладать чрезвычайно высокими удельными импульсами, более чем в 20 раз превышающим удельный импульс химических ракет, при условии достаточной мощности.


Уникальность данного текста 100.00%