На пути к ядерной аэрокосмической технике: воздушно-реактивная летающая микроволновка Цитирую отчет "Реактивный двигатель на СВЧ-воздушной плазме в атмосфере" от 5 мая 2020 года.
"...В этом отчете мы рассматриваем СВЧ-воздушно-плазменный реактивный двигатель, использующий высокотемпературную плазму высокого давления, создаваемую микроволновой ионизационной камерой с частотой 2,45 ГГц для нагнетаемого сжатого воздуха. Мы предлагаем простой прототип плазменного реактивного двигателя, который может создавать тягу примерно 10 Н при мощности 400 Вт с расходом 0,5 л/с для воздушного потока, что соответствует подъемной силе 28 Н/кВт и давлению струи 2,4×10^4 Н/м2. При более высокой мощности микроволн или большем воздушном потоке могут быть достигнуты тяговые силы и реактивное давление, сравнимые с таковыми у реактивных двигателей коммерческих самолетов.
Наша экспериментальная установка представлена на рис. 1 и включает магнетрон мощностью 1 кВт на частоте 2,45 ГГц, циркулятор, плоский волновод, игнитор и кварцевую трубку. Магнетрон является источником микроволн, циркулятор используется для поглощения отраженных микроволн, а тюнер с тремя шлейфами используется для оптимизации мощности внутри камеры ионизации воздуха. Длина, ширина и высота волновода составляют 600 мм, 90 мм и 50 мм соответственно"*.
...Еще недавно атмосферные плазменные факелы выглядели, как игрушка...**
...Однако эксперты, занимавшиеся темой, с самого начала говорили, что при некотором развитии, плазменные атмосферные двигатели смогут заменить химические реактивные двигатели, применяемые для авэрокосмических аппаратов. Теперь это выглядит уже вполне реальной перспективой.
Судя по приведенным в отчете данным о расходе воздуха и величине тяги, скорость потока плазмы из сопла эксперментальной установки около 15.000 м/с, что примерно в 4 раза выше, чем скорость потока газа из сопла у химических ракет с наиболее эффективными составами топливно-окислительной пары.
Для ракеты, способной выводить груз на орбиту, энерговооруженность должна составлять 400 КВт на тонну полетного веса.
У современных перспективных модульных мини-АЭС энерговоруженнотсть достигает 1500 Квт на тонну. Таким образом, возможность обеспечить необходимую мощность ЯЭУ для одноступенчатой ракеты с плазменным атмосферным двигателем уже имеются.
Бонус: полная экологическая чистота плазменного выхлопа.
...Такие дела...
----------------------------------
*) 05 May 2020 Accepted: April 2020 Jet propulsion by microwave air plasma in the atmosphere.
...In this report, we consider a microwave air plasma jet thruster using high-temperature and high-pressure plasma generated by a 2.45 GHz microwave ionization chamber for injected pressurized air. We propose a simple prototype plasma jet thruster that can generate approximately 10 N of thrust at 400 W using 0.5 l/s for the airflow, corresponding to the lifting force of 28 N/kW and a jet pressure of 2.4 × 10^4 N/m2. At a higher microwave power or greater airflow, propulsion forces and jet pressures comparable to those of commercial airplane jet engines can be achieved.
Our experimental setup is shown in Fig. 1 and includes a magnetron with the power of 1 kW at 2.45 GHz, a circulator, a flattened waveguide, an igniter, and a quartz tube. The magnetron is the microwave source, the circulator is used to absorb reflected microwaves, and a three-stub tuner is used to optimize the power inside the air ionization chamber. The length, width, and height of the waveguide are 600 mm, 90 mm, and 50 mm, respectively.
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0005814**) Atmospheric Plasma Torch
Канал: AdtecEurope
***) Hyperion Power Module
https://ru.wikipedia.org/wiki/Hyperion_Power_Module