Kwa kazi ya muda mrefu angani, injini za roketi za umeme zinazotegemeka zenye kasi ya mtiririko wa plasma ya mpangilio wa mita mia moja na tano kwa sekunde au zaidi zinapaswa kutumika. Injini za plasma zilianza kuendelezwa kikamilifu katikati ya karne iliyopita. Na leo kazi hii inaendelea.
Anza utafiti
Babu zetu kwa muda mrefu wamekuwa wakitaka kuruka angani. Kwa muda mrefu, gesi imejifunza kikamilifu kwa kutumia kutokwa kwa umeme. Iliwekwa kwenye chombo kioo na electrodes. Kisha, shinikizo lilipopunguzwa, miale inayotoka kwenye cathode ilionekana, ambayo kwa kweli, kama ilivyojulikana baadaye, ilikuwa mkondo wa elektroni.
Na mnamo 1886 iligunduliwa kwamba, wakati wa kutengeneza mashimo kwenye cathode, miale mingine, atomi za ionized za gesi, ziliwekwa upande tofauti kutoka kwao. Lakini basi, bila shaka, hawakujua kwamba wangetumiwa kupata msukumo wa ndege.
Katika siku za Muungano wa Kisovieti, visukuma vya ayoni na plasma vilitengenezwa katika maabara za Fizikia na Teknolojia ya SOAN ili kutumia teknolojia hizi katika magari kwa safari ya anga. Kazi ilianza miaka ya 1950karne ya ishirini. Aina mbili za vifaa zimefunguliwa:
- injini ya mmomonyoko (msukumo);
- kisukumo cha plasma kilichosimama (isiyo na mapigo).
Ni aina hizi mbili zinazotumika hadi leo.
Ya mmomonyoko na ya kusimama
Injini ya plasma ambayo inajulikana leo hufanya kazi kutokana na nguvu tendaji ya jeti ya plasma kutoka kwenye pua. Plasma yenyewe huundwa kwa njia ya kutokwa kwa umeme. Kwa chanzo rahisi cha nguvu ya gari, modi ya pulsed (injini ya plasma ya mmomonyoko) imechaguliwa. Chanzo cha nishati ni capacitor yenye uwezo wa microfarads 0.5 na voltage ya 10 kV. Inachajiwa kutoka kwa transfoma yenye diodi na kinzani.
Kwa msaada wa vifaa hivyo, misukumo midogo na sahihi hutengenezwa, ambayo haiwezi kupatikana kwa uendeshaji wa aina nyingine za injini za roketi. Misukumo ya plasma ilijaribiwa kwa ufanisi mwaka wa 1964 kwenye kituo cha anga cha Zond-2.
SPD ni lahaja ya kichapuzi katika eneo lililopanuliwa na chenye mteremko uliofungwa wa elektroni. Vifaa vile vinaweza kufanya kazi kwa muda mrefu. Injini mbili za xenon zilizinduliwa kwa mara ya kwanza mnamo 1972 kwenye Meteor ya Soviet.
Kanuni ya uendeshaji: mfano
Usakinishaji hufanya kazi kama ifuatavyo. Voltage kwa capacitor ni pengo kati ya mtozaji wa sasa na electrodes ya chumba cha kutokwa. Wakati voltage inafikia thamani ya kuvunjika, kutokwa kwa umeme kunaonekana kwenye chumba cha injini. Hewa huko ni motovitengo elfu kumi na hupata hali ya plasma. Shinikizo huongezeka sana, na jeti ya plasma hutiririka nje ya pua kwa kasi kubwa.
Roketi, ambayo imeunganishwa kwenye injini, hupokea nishati ya ndege kutoka kwa ndege. Ili kufikia mzunguko laini, roketi huunganishwa kwa kubeba mpira na kusawazishwa na uzito wa kukabiliana.
Kipimo cha umeme changamano zaidi ni kikusanya umeme kinachosambaza umeme. Mapungufu kati ya electrodes haipaswi kuwa zaidi ya nusu millimeter. Kisha kutakuwa na karibu hakuna upotevu wa nishati kutoka kwa capacitor, na hakuna msuguano wa ziada utakaotolewa wakati roketi inapoanza kuzunguka.
Roketi yenyewe na injini nzima ya roketi ya plasma inaweza kuwa na ukubwa tofauti, lakini nguvu ya chanzo na saizi ya capacitor lazima zilingane. Ili kuhesabu vitengo vya msingi na muundo wa roketi, ni rahisi kutumia mpango baada ya kuhesabu kwa fomula maalum.
Thamani za majaribio kwenye mfano
Kwenye mfano uliopewa voltage ya wati elfu sita na uwezo wa capacitor wa 0.510 (-6) f, kama matokeo ya hesabu, nishati ambayo hutolewa kwenye chumba cha injini ni 5.4 J. Na ikiwa tofauti ya halijoto ni 10000K, basi ujazo wa chemba utakuwa sawa na nusu sentimita ya ujazo.
Kisha vipengele vya saketi ya umeme vitakuwa:
- transformer 2205000V, yenye nguvu ya wati 200;
- kipinga waya chenye nguvu ya wati 100.
Muundo huu una volteji ya uendeshaji ya zaidi ya volti elfu moja, na kwa hivyo lazima iwekuwa mwangalifu sana unapofanya kazi nayo na uzingatie sheria zote muhimu za usalama.
Sheria za usalama za jaribio
- Uzinduzi huo unafanywa na mtu mmoja. Nyingine zinaweza kusimama kwa umbali wa mita moja kutoka kwa kifaa.
- Shughuli zote na kugusa kwa kitengo kwa mkono kunaweza tu kufanywa ikiwa kimetenganishwa na usambazaji wa umeme, baada ya kusubiri angalau dakika baada ya hapo. Kisha capacitor itakuwa na wakati wa kutokwa.
- Nguvu ya umeme lazima iwe katika sanduku la chuma, lililofungwa pande zote. Wakati wa operesheni, huwekwa chini kwa njia ya waya wa shaba, ambayo kipenyo chake lazima iwe angalau milimita moja na nusu.
Misukumo ya Plasma kwa roketi halisi lazima iwe na nguvu mara elfu kadhaa zaidi! Labda wale wanaofanya majaribio kwa sampuli ndogo leo watagundua uwezekano na sifa mpya za plasma kesho.
