Руски учени са разработили основите на „плазменото управление“ на свръхзвукови самолети

Група руски учени от Санктпетербургския държавен университет и Казанския национален изследователски технически университет „Туполев“ са разработили теоретичен модел за описание на условията за образуване на плазма от микровълнови разряди в молекулярни газове.

Това открива пътя към контролиран аеродинамичен полет със свръхзвукова скорост в атмосферата на Земята и на други планети.

Когато се движи в плътните слоеве на атмосферата, свръхзвуковият самолет или космическият спускаем апарат се „измива“ от газови потоци със свръхвисоки скорости. Очевидно е, че контролираната промяна в плътността на газа по протежение на курса на летателния апарат ще го накара да се отклони на една или друга страна. Да се направи този процес управляем означава да се постигне възможност за контролиране на посоката на полета или поне да се повиши неговата стабилност, а оттам и безопасността.

Както е известно, в близост до въздухоплавателни средства, движещи се със свръхзвукова скорост има зони на точково нагряване и промени в плътността на газа. За да се контролира движението на въздухоплавателното средство е необходимо да може да се контролират потоците от нагрят газ. Това може да стане с помощта на заредени газови области – плазмени структури, които ще се формират на известно разстояние от повърхността на въздухоплавателното средство с помощта на свръхвисокочестотни (СВЧ) разряди.

Учените са създали модел, който описва физиката на явлението.

Моделирането показа, че дифузният разряд първо се изтегля като „облак“ от заредени и възбудени частици. След това той преминава във формата на нишковиден плазмоид. По време на този преход концентрацията на заредени частици рязко се увеличава главно по централната ос на плазмоида. Това се казва в доклада за работата, публикуван в списание Plasma Sources Science and Technology.

Според модела, температурата на плазмоида се повишава, докато той нараства от 185°C до 830°C за 10-15 ms.

Това се дължи на факта, че при взаимодействието на възбудените азотни частици се освобождава голямо количество енергия. Тя се използва за нагряване на газа, което също така намалява неговата плътност. Азотът е избран за моделиране поради причината, че той е един от основните компоненти на земната атмосфера.

Между другото, когато в модела бяха включени молекули кислород, процесът се ускори с още 4 ms. В бъдеще учените ще изследват по-подобно влиянието на молекули върху образуването на микровълнови разряди.

Предложеният модел е интересен както от фундаментална гледна точка, тъй като позволява да се опише как се променят параметрите на микровълновите разряди и да се възпроизведат различните им форми, така и от приложна гледна точка, тъй като помага да се предвидят оптималните условия за намаляване на плътността на газа в свръхзвукови потоци. Това ще позволи да се контролират скоростта и посоката на движение на самолетите. По този начин ще се намали вероятността от тяхната катастрофа. Това обяснява участникът в проекта Алмаз Сайфутдинов, доктор на физико-математическите науки, доцент в катедрата по обща физика в „Туполев“.

Някой ден плазмообразуващите наслагвания ще се появят на свръхзвуковите самолети. Те ще спестят гориво и ще увеличат управляемостта на корабите, което днес изглежда като образ на бъдещето. Остава само да се изобрети антигравитацията. Но това е друга тема.