В Корее представили электрический реактивный двигатель, работающий на воздухе при атмосферном давлении
- 2 часа назад
- 3 мин. чтения
Корреспондент Гу Бон Хёк
- POSTECH и KIMM достигают тяги на уровне нескольких Ньютонов, используя воздух при атмосферном давлении
Самолет с электрическим двигателем (Изображение получено с помощью искусственного интеллекта)
Пламя выталкивает воздух. Без единой капли топлива, исключительно за счет электричества. Так же, как фен генерирует горячий воздух, высокотемпературный воздух, создаваемый электричеством, выталкивается назад, создавая тягу. «Электрический реактивный двигатель», который раньше можно было увидеть только в фильмах, стал реальностью.
Исследовательская группа под руководством профессора Ли Ан На и доктора Ли Чжон Рак из факультета машиностроения Пхоханского университета науки и технологии (POSTECH) и доктора Кан Хон Чже из Корейского института машиностроения и материалов (KIMM) представила первую в мире технологию электрической силовой установки с забором воздуха под атмосферным давлением. Авиационная промышленность является одним из основных источников выбросов углерода. Самолеты всасывают воздух, сжигают топливо для создания горячих газов и выбрасывают их назад, чтобы двигаться вперед. Этот процесс приводит к выбросу углекислого газа и различных загрязняющих веществ. Поскольку достижение углеродной нейтральности становится важной глобальной задачей, продолжаются исследования по поиску методов создания тяги, не требующих сжигания топлива.
Концептуальная схема и характеристики силовой установки RGA с забором воздуха. [Предоставлено POSTECH]
Одним из таких подходов является «плазменный электрический двигатель». «Плазма» — это «четвертое состояние вещества», отличное от твердого, жидкого и газообразного, создаваемое путем ионизации газа с помощью электричества. Ускорение этого ионизированного газа и выброс его назад создают тягу. Хотя этот метод имеет преимущество в том, что не производит выхлопных газов, поскольку не сжигает топливо, исследования в основном сосредоточены на условиях, близких к вакууму, таких как космическое пространство или высота 150–400 км, известная как сверхнизкая орбита. Это связано с тем, что в условиях плотного атмосферного давления само по себе создание плазмы затруднительно. Так же, как пламя легко гаснет в плотном воздухе, поддержание стабильного разряда оказывается сложной задачей.
Исследовательская группа решила эту проблему с помощью конструкции «вращающейся скользящей дуги» (Rotating Gliding Arc или RGA). В этой конструкции используется вращающаяся плазменная дуга для поддержания стабильного разряда даже при атмосферном давлении. Внутри новоразработанного двигателя всасывается воздух, создавая вихрь. В этом потоке образуется вращающаяся плазма. Эта плазма быстро нагревает воздух, а затем выталкивает его назад, создавая тягу.
Результаты экспериментов показали, что плазменный разряд оставался стабильным даже в условиях атмосферного давления. Он продолжал работать даже при повышении внутреннего давления двигателя до примерно 5,7 атмосфер, создавая максимальную тягу 2,5 ньютона (Н). Отношение тяги к электрической мощности составляло 708 миллиньютонов на киловатт (мН/кВт), что примерно в десять раз выше, чем у существующих плазменных двигателей.
Профессор Ли Ан На (слева) из POSTECH и доктор Кан Хон Чже из Корейского института машиностроения и материалов [Предоставлено POSTECH]
Это исследование стало первым экспериментальным доказательством того, что плазменный электрический двигатель может функционировать не только в космосе, но и в атмосфере Земли. По мере развития этой технологии она может быть применена в транспортных системах нового поколения, таких как самолеты, работающие исключительно на электричестве, или беспилотные летательные аппараты, способные находиться в воздухе длительное время. Особенно ожидается, что она привлечет внимание авиационной промышленности, где снижение выбросов углерода является крайне важной задачей, как экологически чистая, безуглеродная и не требующая топлива технология силовой установки.
Профессор Ли Ан На подчеркнула значимость этого исследования, заявив: «Оно имеет большое значение, поскольку мы реализовали концепцию электрического реактивного двигателя, который генерирует тягу, используя только электричество без сжигания топлива, в реально функционирующую систему».
«Оно найдет применение в различных областях, включая беспилотные летательные аппараты с длительным временем полета, воздушный транспорт нового поколения и двигательные системы, использующие воздух на сверхнизких орбитах» - сказал Кан Хон Чже, старший научный сотрудник Корейского института машиностроения и материалов.
Результаты данного исследования, проведенного при поддержке Национального исследовательского фонда Кореи, опубликованы в международном научном журнале «Advances in Space Research».
Комментарии