Co to jest napęd magnetohydrodynamiczny?

Napęd magnetohydrodynamiczny (MHD) to silnik bez ruchomych części, który tworzy ciąg, przyspieszając naładowany płyn za pomocą pola elektromagnetycznego.Jest to znane jako siła Lorentza, której wielkość w newtonach na dowolnej określonej naładowanej cząstce można obliczyć, dodając gęstość pola elektrycznego w napięciach na metr do natychmiastowej prędkości cząstki w m/s, mnożąc sumę przez gęstośćpola magnetycznego w Teslas i pomnożenie tego produktu przez ładunek elektryczny cząstki w koloumbs.

Gdy wzrasta intensywność pola elektromagnetycznego, wzrasta również zarówno ciąg, jak i impuls specyficzny napędu magnetohydrodynamicznego.Siłę Lorentza można wykorzystać do napędu w statku kosmicznym, które stosują naładowane osocze jako pożywkę płynną, a zatem są nazywane odustnikach magnetoplazmadynamicznych (MPD).Prototypy eksperymentalne zostały przetestowane zarówno na satelitach rosyjskich, jak i japońskich.

Magnetohydrodynamika ogólnie jest dyscypliną naukową, która bada wszelkie płyny naładowane elektrycznie.Wyjaśnienie i przewidywanie zachowania płynów naładowanych elektrycznie wymaga połączenia równań dynamiki płynów na Navier-Stokes z równaniami elektromagnetyzmu Maxwellsa.Oznacza to, że dwa zestawy równań różniczkowych muszą zostać rozwiązane jednocześnie, co oznacza, że obliczenia są intensywne obliczeniowo i często wymagają superkomputerów.

W latach 90. Mitsubishi zbudował prototypy na naczyniach morskich, które stosowały napędy magnetohydrodynamiczne, ale one osiągnęły tylko prędkości 15 km///H (9,3 mph), pomimo prognoz 200 km/h (124,3 mph).Z powodu braku ruchomych części silniki magnetohydrodynamiczne mogą w zasadzie być niezawodne, ekonomiczne, wydajne, ciche i mechanicznie eleganckie.Ponieważ jednak ich źródłem paliwa jest energia elektryczna i nadal brakuje nam taniego sposobu tworzenia ogniw paliwowych o dużej mocy, statki korzystające z napędu MHD muszą mieć ciężki generator pokładowy, który spala wysokoprężnik.Jeśli koszt wodorowych ogniw paliwowych wzrasta drastycznie w nadchodzących latach, napęd MHD może okazać się realną alternatywą dla śmigła.

W statku kosmicznym pędniki magnetoplazmadynamiczne wymagają sporo mocy - na megawatach - do optymalnego wykonywania.Dzisiaj nawet najsilniejsze generatory energii statku kosmicznego zapewniają tylko kilkaset kilowatów, co oznacza, że pędniki MPD pozostają przede wszystkim przyszłej technologii.Jednak zasady działania pędników MPD pozwalają im mieć wyjątkowo wysokie impulsy specyficzne, ponad 20 -krotność specyficznego impulsu rakiet chemicznych, biorąc pod uwagę wystarczającą moc.