|
Tehničke karakteristike hipersonične letelice AJAKS
Poštovani kolega Vrabac, porbaću da odgovorim na pitanja, na osnovu onoga što sam mogao da pronađem po internetu i moje slobodne interpretacije koja ne mora biti tačna. Pitanje je svakako zanimljivo i trudiću se da što bolje odgovorim.
Prvo treba razumeti šta je MHD generator i kako on funkcioniše. Za odgovor koristim rusku vikipediju i dajem u kraćim crtama pojašnjenje.
1. MHD generator pretvara termalnu i kinetičku energiju direktno u električnu energiju. Radi pri veoma visokim temperaturama i nema pokretnih delova. 
Toplotna i kinetička energija se koristi od atmosferskog vazduha koji struji oko letelice.
2. Suština i princip rada MHD generatora je zasnovana na Lorencovom zakonu i Lorencovoj sili. Setimo se dakle fizike koja kaže:
Na svaku česticu koja ima svoj električni naboj i koja se kreće brzinom V u električnom polju jačine E i magnetnom polju jačine B deluje magnetna sila veličine F koja skreće česticu sa njene putanje po vektoru koji je normalan na ravan vektora koju obrazuju vektori brzine čestice V i vektor jaćine magnetnog polja B. Sad, igranjem sa ovima parametrima određuje se veličina ove sile kao i putanja pod kojom će se kretati čestice vazduha na ulazu u MHD generator. Znači on za svoj rad koristi pojavu koja se u fizici naziva elektromagnetna indukcija.
Kao radno telo MHD generatora koristi se JONIZOVANI GAS - PLAZMA. Ovde su nosioci naelektrisanja slobodni elektroni i pozitivni joni. Sada dolazimo do suštine. Snaga generatora proporcionalna je električnoj provodljivosti radnog tela - u našem slučaju jonizovanosti vazduha na ulazu u generator.
Snaga je proporcionalna kvadratu brzine mlaza vazduha i kvadratu jačine magnetnog polja, A kod gasovitih radnih tela, zagrejanih u rasponu od 2000-3000K, električna provodljivost radnog tela je proporcionalna temperaturi sa 11-13 stepenom promene. Znači, temperatura na 13-sti. Brzine mogu biti nadzvučne a jačina magnetnog polja zavisi od jačine instaliranih magneta i kreće se do nekoliko Tesla. Uzimajući sve ovo u obzir generator je zaista i stanju da stvara ogromne količine el. energije koja se meri snagom desetina i stotina megavata. Takva snaga dovoljna je da pokreće ili laserski ili neutronski top. Glavni izvor energije su dakle kinetička energija gasa i njegova temperatura pri letu velikim nadzvučnim brzinama kroz atmosferu.
Ugljovodonično gorivo (kerozin) prolazi kroz kanale u najtoplijim delovima letelice (vrh letelice, prednji delovi krila i komora sagorevanja motora), zagreva se (upija toplotu sa tih delova i hladi ih) i uz pomoć katalizatora, hemijskim procesom gorivo se razlaže na ugljovodonike sa manjom molekularnom masom i vodonik. Vodonik se koristi u MHD generatoru za proizvodnju el. energije potrebne za regulaciju brzine mlaza vazduha u početnom delu uvodnika hipersoničnog ramdžet motora sa nadzvučnim sagorevanjem gde se sagorevaju ugljovodonici.
3. Dalje nađoh na sajtu Ajaks sledeću šemu ove letelice: 
Šema: 1 - nadolazeći mlaz vazduha; 2 - toplota generisana usled aerodinamičkog otpora; 3 - gorivo; 4 - sistem hemijske regeneracije toplote; 5 - uvodnik vazduha, koji je pod kontrolom MHD generatora; 6 - modifikovano gorivo, nakon razlaganja na ugljovodonike sa manjom molekularnom masom i vodonik; 7 - MPHP; 8 - komora sagorevanja; 9 - magnetohidrodinamički usporivač; 10 - mlaznica; 11 - električna energija; 12 - Sistem za manipulaciju i kontrolu aerodinamičkih karakteristika mlaza vazdušne struje.
Da bi se ovakva letelica napravila potrebno je realizovati sledeće tehnologije:
1) Aktivnu termičku zaštitu (ATZ) na bazi hemijske regeneracije toplote,
2) Magneto-plazma-hemijski pogon (MPHP)
3) Sisteme za manipulaciju i kontrolu aerodinamičkih karakteristika mlaza vazdušne struje pomoću plazme (drastićno smanjenje otpora vazduha, značajno povećanje uzgone sile.
U osnovi ATZ je visoko efikasan hemijski reaktor - izmenjivač toplote. Laboratorijska ispitivanja modela pokazala su veliki izlaz modifikovanog goriva (70-80%) pri ogromnim protocima toplote od 0,5MW/m2. Dalje, kao osnovna pogonska jedinica služi MPHP motor, koji radi u dijapazonu brzina od 6-16 mahova. U sastavu njegovog radnog ciklusa nalazi se magnetohidrodinamičko kolo (sistem) koje omogućuje upravljanje i kontrolu parametrima nadolazeće vazdušne struje u širokom opsegu brzina pri fiksnoj geometriji uvodnika vazduha. Elektroenergija MHD generatora se koristi za stvaranje snopova plazme koja značajno smanjuje aerodinamički otpor, povećava elektroprovodljivost mlaza vazduha u MPHP motoru, i povećava snagu samog motora u MHD akceleratoru, koji se nalazi iza komore sagorevanja. Danas se napori stručnjajka usmeravaju ka stvaranju radnog laboratorijskog modela ovakvog motora.
Koristeći snopove plazme koji se usmeravaju u određene zone nadolazeće struje vazduha moguća je kontrola nad aerodinamičkim parametrima letelice ajaks, povećavajući njegovu aerodinamičku finesu na 5 i više. to je neophodno zbog ekonomićnosti njegovog krstarećeg leta i ubrzavanja do orbitalnih brzina. U laboratorijama su već sprovedeni eksperimenti sa snopovima plazme i njenim dejstvom na osobine vazdušne struje.
Po mišljenju njegovih tvoraca, AJAKS može biti hipersonična transportna platforma, može da dostavlja satelite na zadanu orbitu, njihovog tehničkog opsluživanja i vraćanja na zemlju, za praćenje aktivnosti u jonosferi, štetne emisije gasova i praćenja seizmičkih aktivnosti širom planete.
Ajaks se odlikuje velikom mobilnošću i efektivnošću, može dugo vremena da leti u atmosferi hipersoničnim brzinama, istovremeno stvarajući ogromne količine el. energije reda nekoliko desetina MW snage i da koristi postojeću zemnu infrastrukturu za pripreme i poletanje-sletanje.
Sve je ovo navedeno još u domenu koncepta tehnologije koji je po mišljenju najelitnijih mozgova u Rusiji moguće izvesti pri sadašnjem razvoju nauke i tehnike. Mnoge komponente koje čine ovu konceptualnu letelicu se testiraju u laboratorijama. Možda najveća vrednost ovakvog ambicioznog projekta leži u pokušaju staranja ključnih tehnologija koje bi donele velikog pomaka u daljem kvalitativnom smislu razvoja aero i kosmonautike. Ne mogu da tvrdim, ali čini mi se da je ta čuvena plasma stealth tehnologija rođena upravo iz ovog projekta i njeno dalje usavršavanje je ključ za otključavanje mogućnosti realizacije ovog projekta, jednog dana. Naravno u skladu sa ostalim ključnim tehnologijama koje je potrebno razviti u doglednoj budućnosti.
Da li sam uspeo da ti odgovorim na pitanja, ne znam, ali sam se bar potrudio. Šta i kako funkcionišu neutronski ili laserski topovi za pobuđivanje vazdušne struje i povećanje njene elektroprovodljivosti ne bih znao da na adekvatan način objasnim. To ostavljam nekom drugom, stručnijem.
|
