Was ist ein magnetohydrodynamischer Antrieb?

Ein magnetohydrodynamischer Antrieb ist ein Motor ohne sich bewegende Teile, der durch Beschleunigen einer geladenen Flüssigkeit mit einem elektromagnetischen Feld Schub erzeugt. Dies ist als Lorentz -Kraft bekannt, dessen Größe in Newtons auf einem bestimmten geladenen Teilchen berechnet werden kann, indem die Dichte des elektrischen Feldes in Volt pro Meter zur momentanen Geschwindigkeit des Partikels in M/s hinzugefügt wird, die Summe mit der Dichte des Magnetfelds in Teslas multipliziert und das Produkt mit dem Elektromotiv mit dem Stromkolumben in Kolumben multipliziert.

Wenn die Intensität des elektromagnetischen Feldes zunimmt, nimmt sowohl der Schub als auch der spezifische Impuls eines magnetohydrodynamischen Antriebs zu. Die Lorentz -Kraft kann für den Antrieb in Raumfahrzeugen ausgenutzt werden, das geladenes Plasma als Flüssigkeitsmedium verwendet und daher als Magnetoplasmadynamic (MPD) -Rewerte bezeichnet wird. Experimentelle Prototypen wurden sowohl an russischen als auch an japanischen Satelliten getestet.Cipline, die elektrisch aufgeladene Flüssigkeiten untersucht. Um das Verhalten elektrisch geladener Flüssigkeiten zu erklären und vorherzusagen, müssen die Navier-Stokes-Gleichungen der Fluiddynamik mit den Elektromagnetismusgleichungen von Maxwell kombiniert werden. Dies bedeutet, dass zwei Sätze von Differentialgleichungen gleichzeitig gelöst werden müssen, was bedeutet, dass die Berechnungen rechenintensiv sind und häufig Supercomputer erfordern.

In den 1990er Jahren baute Mitsubishi Prototypen für Meeresgefäße, die magnetohydrodynamische Laufwerke verwendeten, diese jedoch nur Geschwindigkeiten von 15 km/h (9,3 mph), trotz Vorhersagen von 200 km/h (124,3 mph). Aufgrund des Mangels an beweglichen Teilen können magnetohydrodynamische Motoren grundsätzlich zuverlässig, wirtschaftlich, effizient, still und mechanisch elegant sein. Da ihre Kraftstoffquelle jedoch Strom ist und uns immer noch ein billiges Mittel zur Schaffung von Brennstoffzellen mit hoher Stromdichte fehlt, Schiffe, die das verwendenDas MHD -Laufwerk muss einen schweren Bordgenerator haben, der Diesel verbrennt. Wenn die Kosten für Wasserstoffbrennstoffzellen in den kommenden Jahren drastisch zunehmen, könnte sich der MHD -Antrieb als praktikable Alternative zum Propeller erweisen.

In Raumfahrzeugen erfordern Magnetoplasmadynamische Triebwerke eine angemessene Menge an Leistung - in den Megawatt -, um optimal zu funktionieren. Heute bieten auch die stärksten Spacecraft -Stromerzeuger nur ein paar hundert Kilowatt, was bedeutet, dass MPD -Thruster in erster Linie eine zukünftige Technologie bleiben. Die operativen Prinzipien von MPD -Triebwerken ermöglichen es ihnen jedoch, extrem hohe spezifische Impulse zu besitzen, mehr als das 20 -fache des spezifischen Impuls chemischer Raketen, die ausreichend Leistung sind.