Плазмената технология вече доказва, че има големи възможности
(снимка: Джау Танг и Джун Ли / AIP Advances)
Самолетите с реактивни двигатели един ден ще могат да летят без използване на грам изкопаеми горива, разчитайки само на плазмени струи, сочат нови изследвания на учени от Китай.
Голям брой космически кораби, като например космическата сонда „Даун“ на НАСА, генерират плазма от газове като ксенон за задвижването си. Подобна тяга обаче е приложима за превозни средства, които се нуждаят от много малко тяга – затова могат да намерят приложение само в космическото пространство, където липсва триенето на въздуха.
Сега изследователите са създали прототипно тяло, способно да генерира плазмени струи със задвижваща сила, сравнима с тази на конвенционалните реактивни двигатели. Новото тяло използва само въздух и електричество.
Въздушен компресор изтласква въздух с високо налягане със скорост 30 литра в минута в йонизационната камера в устройството. То използва микровълни за преобразуване на този въздушен поток в плазмена струя, която бива издухвана от кварцова тръба. Плазмените температури могат да надхвърлят 1000°C.
„Бихме могли да вдигнем стоманена топка с тегло около 1 килограм, използвайки само 400 вата микровълнова мощност“, казва Джау Танг, физик от Университета на Ухан в Китай и старши автор на новото проучване.
Учените са изчислили, че налягането на струята от устройството им достига 2400 нютона на квадратен метър, сравнимо с това на реактивния двигател на комерсиален самолет.
„Този резултат ме изненада“, казва Танг. „Това означава, че ако успеем да увеличим мировълновата мощност и входящия поток на сгъстен въздух до стандарта на действителния реактивен двигател, бихме могли да имаме същата сила на реактивното задвижване, използвайки само електричество и въздух, но без използването на изкопаемо гориво”.
Ако въздушните плазмени струи някога достигнат етап на приложение, те биха могли да намалят използването на изкопаеми горива и емисиите на парникови газове, казват изследователите. Според официални данни, въздухоплавателните средства са отговорни за около 10-12 процента от вредните емисии на транспортния сектор. В световен мащаб авиацията произвежда 2,4% от общите емисии на въглероден диоксид (за 2018 г.)
„Мисля, че в рамките на пет години ще стане възможно човек да използва мащабиран плазмен двигател, за да захранва малки безпилотни самолети или тежкотоварни дронове, за да превозва товари“, казва още Танг.
„За да може въздушно-плазменият двигател да захранва голям самолет за 600-1000 пътника, той ще се нуждае от голям масив от микровълнови източници, турбокомпресори с висока мощност и изключително висока възможност за съхранение на електрическа енергия. Предполагам, че подобно развитие може да отнеме още десетилетие“, пояснява Танг.
В момента учените са фокусирани върху увеличаване на силата на системата. Ако успеят да построят плазмен двигател с мегаватова мощност, способен да управлява истински самолет, след това изследователите ще „обърнат внимание на начините за намаляване на теглото и размера“, обещават от лабораторията.
Учените разкриха подробно своя проект в публикация на списание AIP Advances.