Что такое магнитогидродинамический привод?

Магнитогидродинамический (МГД) привод - это двигатель без движущихся частей, который создает тягу за счет ускорения заряженной жидкости электромагнитным полем. Это известно как сила Лоренца, величина которой в ньютонах на любой конкретной заряженной частице может быть рассчитана путем сложения плотности электрического поля в вольтах на метр с мгновенной скоростью частицы в м / с, умножая сумму на плотность магнитного поля в тесла, и умножение этого продукта на электрический заряд частицы в колумбии.

Когда интенсивность электромагнитного поля увеличивается, и тяга, и удельный импульс магнитогидродинамического привода также увеличиваются. Сила Лоренца может быть использована для движения в космических кораблях, которые используют заряженную плазму в качестве жидкой среды, и поэтому называются магнитоплазмодинамическими (MPD) двигателями. Опытные образцы были опробованы как на российских, так и на японских спутниках.

Магнитная гидродинамика в целом - это научная дисциплина, которая изучает любые электрически заряженные жидкости. Для объяснения и предсказания поведения электрически заряженных жидкостей необходимо объединить уравнения гидродинамики Навье-Стокса с уравнениями электромагнетизма Максвелла. Это означает, что два набора дифференциальных уравнений должны решаться одновременно, а это означает, что вычисления требуют значительных вычислительных ресурсов и часто требуют суперкомпьютеров.

В 1990-х Mitsubishi построил прототипы для морских судов, которые использовали магнитогидродинамические двигатели, но они достигли скорости только 15 км / ч (9,3 миль / ч), несмотря на прогнозы 200 км / ч (124,3 миль / ч). Из-за отсутствия движущихся частей магнитогидродинамические двигатели в принципе могут быть надежными, экономичными, эффективными, бесшумными и механически элегантными. Однако, поскольку их источником топлива является электричество, а у нас по-прежнему нет дешевых средств для создания топливных элементов с высокой удельной мощностью, на судах, использующих привод MHD, должен быть установлен тяжелый бортовой генератор, работающий на дизеле. Если в ближайшие годы стоимость водородных топливных элементов резко возрастет, привод МГД может оказаться жизнеспособной альтернативой пропеллеру.

В космических кораблях магнитоплазменные динамические двигатели требуют достаточного количества энергии - в мегаваттах - для оптимальной работы. Сегодня даже самые мощные генераторы энергии космических кораблей обеспечивают всего несколько сотен киловатт, а это означает, что двигатели MPD остаются в первую очередь технологией будущего. Однако принципы работы подруливающих устройств MPD позволяют им обладать чрезвычайно высокими удельными импульсами, более чем в 20 раз превышающими удельный импульс химических ракет при достаточной мощности.