Техника - молодёжи 1969-07, страница 9

ВОЛШЕБНЫЙ КОВЕР БУДУЩЕГО

И. КОЛПАКЧИЕВ, инженер

Оно было похоже на привидение. Беззвучное, с поднятыми вверх стреловидными наконечниками, оно некоторое время парило над столом. Сделав грациозный поворот, остановилось и словно застыло в воздухе. Это казалось невероятным — каким-то фокусом, противоречащим законам тяготения. Подумалось, я присутствую на спиритическом сеансе, а не на техническом опыте».

Так описывает очевидец полет демонстрационной модели ионокрафта — летательного аппарата, принцип действия которого не был знаком ни братьям Монгольфье, ни Райтам, ни Кибальчичу...

НЕМНОГО ФИЗИКИ

Подъемная сила, позволяющая самым разнообразным летательным машинам оторваться от земли, создается лишь тремя способами. Самолет, планер и вертолет поддерживаются в воздухе потоком, который обтекает

На вкладке дано сравнение экономичности несущей системы вертолета и электростатического движителя (ЭСД). В обоих случаях тяга создается отбрасыванием некоторой секундной массы воздуха m со скоростью V. Однако степень использования энергии топлива у этих систем будет различной. Основные потери у вертолета происходят в тепловом двигателе: к.п.д. — 0,3; на несущем винте — 0,7; часть энергии теряется в трансмиссии — 0,95; на охлаждение — 0,96 и на рулевой винт — 0,9. Суммарный к.п.д. вертолета не превышает 14—18%. Использование в ЭСД магнитогидродинамического генератора — 0,6, при высоком к.п.д. преобразователя — 0,99 и Н.П.Д. процесса ионизации — 0,75 дает суммарный к.п.д. 40 — 50%.

крылья или лопасти. Дирижабль и аэростат плавают в пятом океане, потому что они легче воздуха Ракета уходит ввысь в полном соответствии с третьим законом Ньютона: «Действие равно противодействию».

Полет ионокрафта при всей его фантастичности нисколько не противоречит законам механики. Так же как и несущий винт вертолета, «волшебный ковер будущего» отбрасывает вниз массу воздуха, возникает реакция — подъемная сила.

Но, сколько бы вы ни присматривались к модели, ни одной движущейся части обнаружить не удается. Нет ни винтов, ни даже простейших реактивных двигателей. Не слышно привычного шума лопастей, рассекающих воздух. Лишь подставив руку и ощутив движение воздуха, понимаешь, что какой-то механический процесс все же происходит. И не только механический, но и электрический. Ведь не случайно к ионокрафту тянется провод.

Давно известно, что электрические заряды располагаются только на наружной поверхности проводника, а плотность зарядов зависит от ее кривизны. У шара, кривизна поверхности которого во всех точках одинакова, электрические заряды распределены равномерно. Так же ведут себя заряды и на плоскости. А если зарядить предмет с выступами, ребрами или остриями? На острие по мере увеличения кривизны плотность заряда быстро возрастает и делается бесконечно большой. Именно сюда и стремятся заряды. Возникающее при этом громадное напряжение вытягивает из проводника свободные электроны, они разгоняются в одноименном поле до больших скоростей и ионизируют окружающие молекулы воздуха. Взаимодействие одноименных зарядов на ионизированных молекулах и острие вызывает по закону Кулона силы отталкивания. Ионизированный воздух отбрасывается от наэлектризованного тела. Заряд постоянен, процесс происходит непрерывно. Возле острия рождается «электрический ветер» — его-то и ощущаешь рукой.

Силы, порождающие движение наэлектризованного воздуха, так велики, что даже при небольшой мощности газового разряда школьной электрофорной машины легко раскручивается винт модели вертолета.

Конечно, единичное острие не создаст сколько-нибудь заметной силы на реальном летательном аппарате, но сам принцип отбрасывания заряженных частичек воздуха может быть положен в основу электростатического движителя (ЭСД). Вот его простейшая схема. Металлические острия, заряженные отрицательно, находятся над металлической сеткой с положительным зарядом. Ионы воздуха, образующиеся между такими электродами, под действием разности потенциалов «перекачиваются» к сетке, отдают ей свой заряд и выходят через отверстия простыми, не заряженными молекулами. Словом, электростатический движитель подобен простейшей радиолампе — диоду. ЭСД представляет собой устройство для получения тяги за счет создания и ускорения ионизированных атомов газов в электростатическом Поле — электроэнергия высокого напряжения непосредственно трансформируется в кинетическую энергию воздушной струи.

НЕМНОГО ТЕХНИКИ

Эволюция летательных аппаратов тесно связана с развитием силовых установок. Арсенал двигателей не так уж разнообразен, все они преобразуют химическую энергию топлива в механическую. Совершенно очевидно, что без надежного, легкого и обладающего большой производительностью генератора электроэнергии электростатический движитель — вещь нереальная.

Пожалуй, самые подходящие для ЭСД источники энергии— системы, преобразующие тепловую или химическую энергию непосредственно в электрическую. Это термоэлектрические генераторы, вырабатывающие электричество под действием разности температур на включенных в общую цепь полупроводниках; термоиониые преобразователи, использующие явления термоэлектронной эмиссии с поверхности нагретых проводников; и, конечно, исследуемые в настоящее время магнитогидроди-намические генераторы, преобразующие энергию движущейся в магнитном поле плазмы в электрический ток. Коэффициент полезного действия последних систем достигает 60—70% — по крайней мере вдвое выше к.п.д. известных тепловых преобразователей энергии.

5