https://madrid.hostmaster.org/articles/electroaerodynamic_propulsion/th.html
Home | Articles | Postings | Weather | Top | Trending | Status
Login
Arabic: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Czech: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Danish: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, German: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, English: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Spanish: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Persian: HTML, MD, PDF, TXT, Finnish: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, French: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Hebrew: HTML, MD, PDF, TXT, Hindi: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Indonesian: HTML, MD, PDF, TXT, Icelandic: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Italian: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Japanese: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Dutch: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Polish: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Portuguese: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Russian: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Swedish: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Thai: HTML, MD, PDF, TXT, Turkish: HTML, MD, MP3, PDF, TXT, Urdu: HTML, MD, PDF, TXT, Chinese: HTML, MD, MP3, PDF, TXT,

การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ - ขับเคลื่อนโดยแม็กซ์เวลล์และคูลอมบ์

ข้อมูลเชิงลึกที่นำเสนอในเรียงความนี้มาจากการทดลองนับสิบครั้งที่ผู้เขียนดำเนินการระหว่างปี 2016 ถึง 2018 โดยสำรวจการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ด้วยแหล่งพลังงานที่หลากหลาย (AC และ DC) รูปแบบอิเล็กโทรด และประเภทตัวปล่อยไอออน การทดลองเหล่านี้บรรลุจุดสูงสุดในการสร้างโรเตอร์ขนาด 80 ซม. ที่แสดงด้านล่าง ซึ่งบรรลุความเร็วหมุน 18 รอบต่อนาทีโดยใช้แรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า 6 กิโลโวลต์ และเพียงประมาณ 100 มิลลิวัตต์ของกำลังไฟฟ้าขาเข้า

การทดลองชุดนี้เผยให้เห็นว่าประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับการกระจายและรูปแบบของสนามไฟฟ้าสถิตมากกว่าการเคลื่อนไหวของอากาศหรือกระแสไอออนเอง การสังเกตการณ์เหล่านี้วางรากฐานสำหรับการปรับโครงสร้างทางทฤษฎีของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ที่ตามมา

การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ - เครื่องยนต์เงียบ

การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ (EAD) - มักเรียกว่าแรงผลักไฟฟ้าและไฮโดรไดนามิก (EHD) หรือ “ลมไอออน” - เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่หายากซึ่งดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์: อุปกรณ์ที่เคลื่อนที่อย่างเงียบผ่านอากาศโดยไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว ไม่มีการเผาไหม้ และไม่มีไอเสียที่มองเห็นได้ สาธารณชนได้ยินเกี่ยวกับมันครั้งแรกในช่วงต้นทศวรรษ 2000 ผ่านโครงการ “ลิฟเตอร์” ในสวนหลังบ้าน และอีกครั้งในปี 2018 เมื่อ MIT แสดง “เครื่องบินไอออน” ที่ลอยผ่านยิมนาสติก

อย่างไรก็ตาม ฟิสิกส์พื้นฐานมีประวัติศาสตร์ที่ยาวนานและซับซ้อนมากขึ้น เกือบศตวรรษก่อน โธมัส ทาวน์เซนด์ บราวน์ และพอล เบียเฟลด์ สังเกตว่าคาปาซิเตอร์แรงดันสูงสามารถสร้างแรงผลักขนาดเล็กแต่ต่อเนื่องได้ บราวน์ให้เครดิตผลกระทบนี้กับ “ต่อต้านแรงโน้มถ่วง” วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ซึ่งติดอาวุธด้วยกฎของแม็กซ์เวลล์และคูลอมบ์ ยอมรับว่าความจริงนั้นละเอียดอ่อนกว่า - และในหลายแง่ ลึกซึ้งกว่า

การขับเคลื่อน EAD ไม่ใช่เรื่องการเป่าลมด้วยไอออน มันเกี่ยวกับ การปั้นสนามไฟฟ้า เพื่อให้ ความเค้นไฟฟ้าสถิต ที่เกิดขึ้นสร้างแรงกลไกสุทธิ ในแง่นี้ อุปกรณ์ EAD ขับเคลื่อนโดยแม็กซ์เวลล์และคูลอมบ์: โดยรูปแบบและพลวัตของสนามไฟฟ้าเอง

ภาพลวงตาของลมไอออน

ถามวิศวกรส่วนใหญ่เกี่ยวกับการขับเคลื่อน EHD และคุณจะได้ยินเรื่องราวง่ายๆ: ตัวปล่อยที่แหลมผลิตไอออนผ่านการปล่อยโคโรนา; ไอออนเหล่านี้เร่งตัวไปยังอิเล็กโทรดเก็บสะสม โดยชนกับโมเลกุลอากาศที่เป็นกลางระหว่างทางและถ่ายโอนโมเมนตัมให้พวกมัน ก๊าซที่เป็นกลางเคลื่อนที่ - ลมไอออนดังกล่าว - และตามกฎข้อสามของนิวตัน อุปกรณ์จะได้รับแรงผลักที่เท่ากันและตรงข้าม

ภาพนี้ไม่ผิด แต่ไม่สมบูรณ์

ในทางปฏิบัติ ไอออนมีมวลที่ละเลยได้ การชนของพวกมันกับที่เป็นกลางเกิดขึ้นบ่อยครั้ง ใช่ แต่โมเมนตัมที่ถ่ายโอนต่อการชนนั้นเล็กน้อย สำคัญยิ่งกว่านั้น ไม่มีแรงกลไกที่สำคัญใดๆ ที่กระทำโดยตรงต่อปลายเข็มหรือตัวเก็บสะสม “ลม” เป็นผลพลอยได้ ไม่ใช่แหล่งกำเนิดของการขับเคลื่อน

เครื่องยนต์ที่แท้จริงอยู่ที่ สนามไฟฟ้า ที่เร่งไอออนเหล่านั้น - ในการกระจายใหม่ของพลังงานไฟฟ้าสถิตเมื่อประจุอวกาศก่อตัวและไหล

ความดันสนามและความเค้นของแม็กซ์เวลล์

สมการของแม็กซ์เวลล์อธิบายว่าสนามไฟฟ้าสต็อกและถ่ายโอนโมเมนตัมผ่าน เทนเซอร์ความเค้นของแม็กซ์เวลล์:

\[ \mathbf{T} = \varepsilon_0(\mathbf{E}\mathbf{E} - \tfrac{1}{2}E^2\mathbf{I}) \]

การรวมเทนเซอร์นี้เหนือพื้นผิวของวัตถุใดๆ จะให้ ความดันไฟฟ้าสถิตสุทธิ ที่กระทำต่อมัน ความดันนี้ - ไม่ใช่การเคลื่อนไหวของอากาศ - คือสิ่งที่ผลักดันเครื่องผลักดัน EHD ไปข้างหน้า

เมื่อเกิดการปล่อยโคโรนา เมฆของไอออนจะก่อตัวรอบตัวปล่อย ไอออนเหล่านี้ทำสองสิ่งสำคัญ:

  1. พวกมันบังคับใช้สนามไฟฟ้าของตัวปล่อยบางส่วน ความเข้มสนามท้องถิ่นลดลงใกล้ปลาย แต่ยังคงแข็งแกร่งในปริมาตรโดยรอบ

  2. พวกมันบิดเบี้ยวรูปแบบสนามโดยรวม ด้านหนึ่งของตัวปล่อย เส้นสนามสิ้นสุดที่พื้นผิวที่ชาร์จใกล้เคียงหรือโครงสร้างที่ต่อกราวด์ ด้านอื่น เส้นเหล่านั้นยื่นออกไป ถูกทำให้เป็นกลางบางส่วนโดยประจุอวกาศ

ผลลัพธ์คือ ความไม่สมดุลในความดันไฟฟ้าสถิต บนระบบตัวปล่อย-ตัวเก็บสะสม - แรงสุทธิ โมเมนตัมไหลจากสนามไปยังอิเล็กโทรด ไม่ใช่ผ่านการชนโมเลกุล

กฎของคูลอมบ์ในการทำงาน

ในระดับที่ง่ายที่สุด กำลังที่เกี่ยวข้องอธิบายโดยกฎของคูลอมบ์:

\[ \mathbf{F} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{q_1 q_2}{r^2} \hat{r} \]

องค์ประกอบพื้นผิวที่ชาร์จแต่ละตัวของโครงสร้าง EHD ดึงดูดหรือผลักไส้ภูมิภาคที่ชาร์จอื่นๆ ในสภาพแวดล้อมของมัน แรงผลักทั้งหมดคือผลรวมเวกเตอร์ของปฏิสัมพันธ์คูลอมบ์นับไม่ถ้วนเหล่านี้ ซึ่งถูกปรับรูปร่างอย่างต่อเนื่องโดยไอออนที่เคลื่อนไหวซึ่งปรับโมดูลสนาม

ในสถานะคงที่ของโคโรนา ชั้นบางของไอออนบวกนั่งระหว่างตัวปล่อยแรงดันสูงและตัวเก็บสะสมที่ค่อนข้างลบ (หรือสภาพแวดล้อมโดยรอบ) ไอออนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น ตัวกลาง: พวกมันบังคับใช้การดึงดูดระหว่างตัวปล่อยและตัวเก็บสะสมบางส่วน และโดยการเคลื่อนไหว รีเซ็ตความไม่สมมาตรของสนามอย่างต่อเนื่อง การป้อนไฟฟ้าที่คงที่รักษาความไม่สมดุลนี้ แปลงพลังงานศักย์ไฟฟ้าสถิตเป็นแรงกลไก

บทเรียนจากนาซาและขีดจำกัดของกระบวนทัศน์ลมไอออน

ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 นาซาและผู้รับเหมาของพวกเขากลับมาทบทวนอุปกรณ์แบบบีเฟลด์-บราวน์ภายใต้การศึกษากราวิเทคและทาลลีย์ AIAA โดยใช้คาปาซิเตอร์ไม่สมมาตรแรงดันสูงทั้งในสภาพอากาศและสุญญากาศ การทดลองมีจุดมุ่งหมายเพื่อทดสอบว่าผลกระทบสามารถคงอยู่ได้โดยปราศจากอากาศ

ผลลัพธ์ชัดเจน - และเผยให้เห็นโดยไม่ได้ตั้งใจ

ในโหมดอากาศ โรเตอร์บรรลุการหมุนที่วัดได้ยาก (1–2 รอบต่อนาที) และแรงผลักในช่วง 10–100 μN - ต่ำกว่าที่คาดไว้หลายขนาดถ้าอุปกรณ์ใช้ประโยชน์จากผลกระทบแรงโน้มถ่วงจริงๆ การเคลื่อนไหวทั้งหมดถูกกล่าวโทษที่การปล่อยโคโรนาธรรมดาและลมไอออนที่อ่อนแอ

ในสุญญากาศ ที่ความดันลงถึง \(10^{-6}\) Torr การเคลื่อนไหวหยุดสนิท สัญญาณชั่วคราวใดๆ ถูกติดตามไปยังก๊าซออกหรือประจุพื้นผิวที่เหลือ โดยปราศจากโมเลกุลอากาศเพื่อรักษาการไอออน化 สนามไฟฟ้าสถิตกลายเป็นสมมาตร และแรงหายไป

นักวิจัยสรุปว่าแรงผลักขยายตัวโดยประมาณเชิงเส้นกับความหนาแน่นอากาศ - การค้นพบที่มักถูกอ้างถึงเพื่อ “หักล้าง” การขับเคลื่อน EAD เป็นไปไม่ได้ในสุญญากาศ แต่ที่ที่แสดงจริงๆ คือบางอย่างที่ลึกซึ้งกว่า: โดยปราศจากสื่อเพื่อขนส่งประจุอวกาศ สนามไฟฟ้าสูญเสียความไม่สมมาตรที่ผลิต梯度ความดันไฟฟ้าสถิต

กล่าวอีกนัยหนึ่ง การทดสอบในช่วงแรกเหล่านี้ยืนยันโดยบังเอิญ การตีความความเค้นของแม็กซ์เวลล์ ของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ มันไม่ใช่แรงโน้มถ่วง หรือการลากไอออนเพียงอย่างเดียว - มันคือการมีอยู่ของ ความไม่สมดุลสนามที่ไกล่เกลี่ยโดยประจุ ที่สำคัญ

อุปกรณ์กราวิเทค ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อความเรียบง่ายและความสมมาตร ขาด ที่เก็บประจุ ที่สำคัญหรือ ไดอิเล็กทริกที่สร้างรูปแบบสนาม รูปแบบเปิดของพวกมันกระจายเส้นสนามไปยังสภาพแวดล้อม สูญเสียพลังงานไฟฟ้าสถิตส่วนใหญ่

ตรงกันข้าม โรเตอร์ EPS-อะลูมิเนียมที่อธิบายที่นี่รวมประจุตามผิวตัวนำที่กำหนดชัดเจน อนุญาตให้บริเวณประจุอวกาศ ปั้น สนามท้องถิ่น ผลลัพธ์: แรงผลักที่ใช้ได้กับน้อยกว่า 6 กิโลโวลต์และประมาณ 100 มิลลิวัตต์ - ประสิทธิภาพดีกว่าถึงสองขนาดในประสิทธิภาพพลังงาน

การค้นพบเหล่านี้สะท้อนธีมที่สอดคล้องกัน: ประสิทธิภาพไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ไม่เกิดจากแรงดันหรือการไหลของอากาศ แต่จากการควบคุมท็อปโลจีประจุและรูปแบบสนาม

ผลกระทบของที่เก็บประจุ

ฟิล์มเบาเหนือแกนแข็งและฉนวนทำงานมากกว่าแค่ตัวนำ - มันสร้าง ที่เก็บประจุพื้นที่กว้างใหญ่ ที่ขยายความไม่สมมาตรของสนามไฟฟ้า ในออกแบบปัจจุบัน โพลีสไตรีนขยาย (EPS) ทำหน้าที่เพียง โครงสร้างรองรับน้ำหนักเบา พื้นผิวทั้งหมดของมันหุ้มด้วยฟิล์มอะลูมิเนียมที่ ต่อเนื่องทางไฟฟ้ากับแหล่งแรงดันสูง EPS เพิ่มฟังก์ชันไฟฟ้าน้อยมาก; มูลค่าของมันอยู่ในการเปิดใช้งานพื้นผิวตัวนำขนาดใหญ่ด้วยมวลต่ำสุด

ผิวตัวนำที่กว้างขวางนี้เก็บประจุโดยตรงจากแหล่งพลังงาน อนุญาตให้การปล่อยโคโรนาทำงานต่อต้าน สนามไฟฟ้าสถิตที่ชาร์จล่วงหน้า แทนที่จะสร้างจากศูนย์ในแต่ละรอบ พื้นผิวสูงของฟิล์มเพิ่มค่าความจุที่ใช้งานได้อย่างมาก - ในขนาด 10–100 pF cm⁻² ขึ้นอยู่กับพื้นผิวและความโค้ง - และแปลงแรงดันที่ใช้ที่ถ่อมตัวเป็น梯度สนามไฟฟ้าท้องถิ่นที่แข็งแกร่งกว่ามาก

เมื่อโคโรนาจุดติด ฟิล์มทำหน้าที่เป็นอ้างอิงศักย์ที่ทำให้เสถียร ไอออนที่ปล่อยออกมาปรับโมดูลสนามท้องถิ่นเล็กน้อยแต่ไม่ครอบงำมัน; แทนที่จะ ประจุพื้นผิวที่เก็บไว้รักษาความไม่สมมาตรที่มั่นคงซึ่งผลิตแรงผลักต่อเนื่องด้วยกำลังต่ำมาก

จากมุมมองความเค้นของแม็กซ์เวลล์ แรงเป็นสัดส่วนกับการรวมของความเข้มสนามและ梯度ของมัน:

\[ F \approx \varepsilon_0 \int (E \cdot \nabla E), dV \]

และฟิล์มใหญ่ที่ชาร์จดีทำให้ทั้งสองคำทั้งหมดสูงสุดโดยไม่ต้องแรงดันหรือกระแสสูงกว่า นี่อธิบายว่าทำไมโรเตอร์กำลังต่ำแรงดันต่ำถึงบรรลุการหมุนที่สำคัญ: มันแทนที่ พลังงานไฟฟ้าสถิตที่เก็บไว้ ด้วยการสูญเสียกระแสไอออนหนักของรูปแบบ “ลมไอออน” ธรรมดา - รูปแบบปฏิบัติของ ประสิทธิภาพไฟฟ้าสถิต

รูปแบบของประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพของเครื่องผลักดัน EHD ไม่ได้กำหนดโดยความเร็วการไหลของอากาศ แต่โดย ประสิทธิภาพในการปั้นสนามไฟฟ้า พารามิเตอร์หลักรวมถึง:

การออกแบบที่จำกัดและปั้นสนาม - ตัวอย่างเช่น โดยการวางพื้นผิวที่กว้างที่ชาร์จตรงข้ามใกล้ตัวปล่อย - สามารถบรรลุการปรับปรุงขนาดใหญ่ในแรงผลักต่อวัตต์ สนามไฟฟ้าทำงาน; ไอออนเพียงช่วยให้สนามคงความไม่สมมาตรและไดนามิก

ทบทวนบีเฟลด์-บราวน์

การสังเกตการณ์เริ่มต้นของบราวน์เกี่ยวกับแรงผลักจากคาปาซิเตอร์ไม่สมมาตรเกิดขึ้นก่อนความเข้าใจสมัยใหม่ของเราต่อฟิสิกส์พลาสมา โดยปราศจากกรอบของความเค้นแม็กซ์เวลล์หรือพลวัตประจุอวกาศ มันเป็นธรรมชาติที่จะคิดว่าผลกระทบอาจเกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วง ข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องผลักดัน EHD ผลิตแรง “ต่อต้าน” เวกเตอร์สนาม (และบางครั้งแนวตั้งขึ้น) ทำให้ความลึกลับลึกซึ้งยิ่งขึ้น

มองผ่านเลนส์ของวันนี้ “ต่อต้านแรงโน้มถ่วง” ของบราวน์คือเพียงความดันไฟฟ้าสถิตที่ทำให้มองเห็นได้ ความคล้ายคลึงในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ - ทั้งพลังงานศักย์แรงโน้มถ่วงและไฟฟ้าสถิตลดลงเป็น \(1/r^2\) - ทำให้ความสับสนเข้าใจได้ในทางประวัติศาสตร์ แต่ฟิสิกส์นั้นเป็นไฟฟ้าชนะทั้งหมด

มุมมองและบริบทสมัยใหม่

การวิเคราะห์ล่าสุดและการสนทนาระหว่างเพื่อนร่วมงานเสริมสร้างการปรับโครงสร้างนี้ของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์เป็น ปรากฏการณ์梯度สนาม แทนที่จะเป็นเครื่องยนต์ลมไอออน ในโครงสร้างลิฟเตอร์คลาสสิก กระแสโคโรนาในขนาดมิลลิแอมป์ที่หลายสิบกิโลโวลต์ผลิตความหนาแน่นแรงผลักในช่วงไมโคร-ถึงมิลลินิวตันต่อวัตต์ - สะท้อนว่าพลังงานสนามไฟฟ้าส่วนน้อยสิ้นสุดเป็นความเค้นกลไกที่กำกับทิศทาง ในทางตรงกันข้าม โรเตอร์ EPS ที่หุ้มฟิล์มแปลงกฎฟิสิกส์เดียวกันเป็นกระบวนการ ขับเคลื่อนโดยประจุ: พื้นผิวตัวนำที่กว้างรักษา梯度 \(E\) ที่แข็งแกร่งด้วยกระแสต่ำสุด แลกเปลี่ยนการสูญเสียดริฟต์กับพลังงานสนามที่เก็บไว้

ความแตกต่างนี้สะท้อนการเปลี่ยนแปลงที่กว้างขึ้นในการวิจัยร่วมสมัย ตัวกระตุ้นการปล่อยบาร์เรียร์ไดอิเล็กทริก ในการควบคุมอากาศพลศาสตร์ยังได้แรงพื้นผิวจากความเค้นของแม็กซ์เวลล์แทนที่จะเป็นการไหลอากาศจำนวนมาก บรรลุประสิทธิภาพ 10–100 N kW⁻¹ เมื่อรูปแบบอิเล็กโทรดถูกปรับสำหรับความไม่สมมาตร รูปแบบอิเล็กโทรดลอยและการกักขัง ที่ศึกษาที่ ONERA และในโปรแกรม EHD ของ EU แสดงการเพิ่มขึ้นสองถึงห้าเท่าในแรงผลักโดยการปั้นเปลือกไอออน - นั่นคือตรรกะการออกแบบของโรเตอร์ที่เก็บประจุ และใน สภาพแวดล้อมอากาศบาง เช่น ชั้นสตราโตสเฟียร์บนหรือชั้นบรรยากาศดาวอังคาร ที่การลากไอออนอ่อนลงแต่ความเค้นไฟฟ้าสถิตคงอยู่ พื้นผิวที่ร่ำรวยประจุสามารถรักษาการขับเคลื่อนได้นานหลังจากที่การออกแบบธรรมดาล้มเหลว

ฟิสิกส์สอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์กับกรอบโมเมนตัมพอยติงของแม่เหล็กไฟฟ้าคลาสสิก: แรงผลักตรงกับ梯度ของความหนาแน่นพลังงานสนาม,

\[ F \approx \varepsilon_0 \int (E \cdot \nabla E), dV \]

หมายความว่าระบบดึงโมเมนตัมโดยตรงจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ไอออนคือตัวเร่งปฏิกิริยาที่รักษาความไม่สมดุล ไม่ใช่สารตั้งต้นปฏิกิริยาเอง นี่อธิบายว่าทำไมในทดลองสุญญากาศที่สนามกลายเป็นสมมาตร แรงผลักจึงหายไป - คำว่า \(\nabla E\) ล้มสลาย ในทางตรงกันข้าม ในโรเตอร์ที่เก็บฟิล์ม ผิวค่าความจุทำให้ \(E\) ชันและมีทิศทาง ผลิตประมาณ \(0.1\)\(1\ \text{mN}\) ของแรงผลักเทียบเท่าคู่หมุนจากกำลังขาเข้าเพียง \(100\ \text{mW}\) - ประสิทธิภาพ 10–100 เท่าของอุปกรณ์ลากไอออน

พารามิเตอร์ การออกแบบลมไอออนธรรมดา โรเตอร์ที่เก็บประจุฟิล์ม นัยยะ
แรงดันไฟฟ้า 20–50 kV < 6 kV ความเสี่ยงการทะลุต่ำกว่า การขยายขนาดง่ายกว่า
กำลัง 1–10 W ≈ 0.1 W แรงผลักสูงกว่า 10–100× / W
กลไกแรงผลัก การชนไอออน-ที่เป็นกลาง 梯度สนาม (ความเค้นของแม็กซ์เวลล์) แทบไม่ขึ้นกับความหนาแน่นอากาศ
ตัวเร่งหลัก ช่องว่างตัวปล่อย-ตัวเก็บสะสม ที่เก็บค่าความจุฟิล์ม ประจุที่เก็บ > กระแสชั่วคราว
ประสิทธิภาพ (N kW⁻¹) 0.01–0.1 1–10 (อนุมาน) เป็นไปได้สำหรับไมโคร-UAV

การเปรียบเทียบเช่นนี้เน้นการหมุนแนวคิด: จากการขับเคลื่อนโดยกระแสไปสู่การขับเคลื่อนโดยประจุ จากการเคลื่อนไหวของสสารไปสู่การปั้นสนาม พรมแดนถัดไปคือที่เรียกว่า สถาปัตยกรรมไฟฟ้าสถิต - การใช้การปรับให้เหมาะสมทางคอมพิวเตอร์และวัสดุขั้นสูง (ตัวปล่อยนาโนทิวบ์คาร์บอน ฟิล์มลาย ไดอิเล็กทริกเมตะวัสดุ) เพื่อเพิ่มสูงสุด \(\int E \cdot \nabla E\) โหมด DC พัลส์ไฮบริดสามารถใช้ประโยชน์จากการเก็บประจุชั่วคราวเพิ่มเติมในขณะที่ลดผลพลอยได้เคมี

สรุป - ขับเคลื่อนโดยแม็กซ์เวลล์และคูลอมบ์

การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ไม่ใช่ความอยากรู้อยากเห็นที่แปลกประหลาดหรือความผิดปกติ伪วิทยาศาสตร์ มันคือการแสดงออกโดยตรงของกฎแม็กซ์เวลล์และคูลอมบ์ - เครื่องจักรขนาดใหญ่ที่แปลงพลังงานศักย์ไฟฟ้าสถิตเป็นการเคลื่อนไหวผ่านความไม่สมมาตรสนามที่ควบคุม

ที่ซึ่งนักประดิษฐ์ยุคแรกเห็น “ต่อต้านแรงโน้มถ่วง” และโครงการสมัยใหม่เห็น “ลมไอออน” เรื่องจริงนั้นเรียบง่ายและลึกซึ้งกว่า: สนามไฟฟ้ามีความเค้น ปั้นความเค้นนั้น และคุณสามารถดึงตัวเองผ่านอากาศโดยไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว โดยไม่มีเชื้อเพลิง และโดยไม่มีเสียง

นั่นคือความอัจฉริยะที่เงียบของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและอากาศพลศาสตร์ - จริงๆ แล้ว ขับเคลื่อนโดยแม็กซ์เวลล์และคูลอมบ์

อ้างอิง

  1. Talley, C. et al. การประเมินผลกระทบบีเฟลด์-บราวน์: การทดสอบเครื่องผลักดันคาปาซิเตอร์ไม่สมมาตรในสุญญากาศและบรรยากาศ. AIAA Paper 2003-1023, NASA Marshall Space Flight Center, 2003.
  2. Brown, T. T. เครื่องมือไฟฟ้าเคมี. U.S. Patent No. 3,187,206, 1965.
  3. Wilson, S., Barrett, S. R. การบินของเครื่องบินด้วยการขับเคลื่อนไอออนสถานะของแข็ง. Nature 563, 532–535 (2018).
  4. Moreau, E. การควบคุมการไหลของอากาศโดยตัวกระตุ้นพลาสมาไม่ความร้อน. J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 605–636 (2007).
  5. Ronney, P. D. การควบคุมการไหล EHD และตัวกระตุ้นพลาสมา. NASA Technical Reports Server, 2015.
  6. โปรแกรม EHD ONERA: การขับเคลื่อนไฟฟ้าและไฮโดรไดนามิกและการควบคุมการไหล. รายงานภายใน 2018–2023.
Impressions: 44