Лайткрафт - Lightcraft

Легкий корабль приводится в движение лазером

В Лайткрафт это Космос- или же воздуха-средство передвижения которую вел силовая установка с лучевым приводом, источник энергии, приводящий в действие корабль, является внешним. Он был разработан профессором аэрокосмической техники. Лейк Мирабо в Политехнический институт Ренсселера в 1976 г.[1] кто развил концепцию дальше с рабочими прототипами,[2] финансировалась в 1980-х годах Стратегическая оборонная инициатива организации, а десятилетие спустя Отдел передовых концепций из ВВС США AFRL, НАСА с MFSC и Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора.[3][4][5]

Когда Lightcraft находится в атмосфере, в качестве топлива (реакционной массы) используется воздух. В космосе потребуется доставить пороховой материал из бортовых резервуаров или из абляционный твердый. Оставив источник энергии корабля на земле и используя окружающую атмосферу в качестве реактивной массы на протяжении большей части своего подъема, легкий корабль потенциально мог бы доставить очень большой процент своей стартовой массы на орбиту в качестве ССТО, невыполнимая задача для химические ракеты. Таким образом, Lightcraft отличается от солнечный парус потому что это зависит от расширения реакционная масса для ускорения, а не для ускорения легкое давление один. В атмосфере движущая сила Lightcraft зависит только от внешней мощности лазера, поэтому движущая сила не ограничивается мощностью, генерируемой обычным бортовым оборудованием (т.е. ракеты ).[6]

Типы

Двигательная установка с лазерным приводом

Профиль лазерного лайткрафта типа 200

Использованы первые мелкомасштабные модели лазерная тяга этот метод все еще находится на ранней стадии разработки. Прототипы лайткрафта выполнены из прочного алюминий обработанный осесимметрично. Нос имеет форму затупленный конус за аэродинамический цель. Обод имеет кольцевое воздушное вход. В кормовой части - воронка, отполированная под вогнутое зеркало с заостренным хвостом посередине, выходящим за пределы тела, действующим как параболический отражатель.

Наземный лазер направляет мощный импульс на корму зеркала. Луч отражается и фокусируется, нагревая воздух до чрезвычайно высокой температуры до 30 000 градусов, превращая его в плазму, которая сильно расширяется и толкает аппарат вперед. Воздух обновляется через впускной патрубок, и цикл повторяется с высокой частотой, действуя как внешний импульсный детонационный двигатель создавая тягу.[7]

В апреле 1997 г. тесты Leik Myrabo в сотрудничестве с Армия США в Ракетный полигон Белых Песков продемонстрировали основную возможность перемещения объектов таким образом, используя наземный импульсный углекислый лазер (1 кДж на импульс, импульс 30 мкс при частоте 10 Гц). Испытанию удалось достичь высоты более ста футов, что для сравнения Роберт Годдард Первый испытательный полет его ракетной конструкции.[2]

В октябре 2000 года был установлен новый рекорд полета: полет длился 10,5 секунды и достиг 71 метра (233 фута) с использованием того же лазера, но на этот раз с использованием бортового пластикового абляционного топлива и вращением тела вокруг своей оси на большой высоте. скорость (более 10,000об / мин ) для стабилизации корабля с помощью гироскопический эффект.[8][9][6]

Двигатели с СВЧ и МГД

Более продвинутые концепции Lightcraft заменяют лазерные импульсы на микроволновая печь луч или мазер которые по-прежнему могут быть наземными или, в качестве альтернативы, орбита, лучи, испускаемые сверху восходящего корабля серией космическая солнечная энергия спутники который мог бы легче отслеживать Lightcraft по его изогнутому баллистическая траектория.

СВЧ-луч взрывается воздух под кораблем точно такой же, как в лазерной версии, но некоторая энергия луча также отклоняется и преобразуется на борту с помощью мощных ректенны в электричество для питания пневмопривод МГД с внешним потоком названный Мирабо ан МГД ускоритель скольжения.[10][11][12][13]

Поскольку МГД-ускоритель работает только с электропроводящий среды, некоторые из входящих микроволн также отводятся внутри Lightcraft через серию прозрачных окон и зеркальных секций, а затем повторно излучаются в воздухе около электроды МГД-ускорителей, расположенных вокруг обода. Воздух в этих местах ионизируется, обеспечивая МГД-взаимодействие Силы Лоренца активно контролировать поток воздуха вокруг дискообразной формы, которая в противном случае (то есть пассивно) имеет очень плохие аэродинамические свойства из-за своей самой большой поверхности, плоской пластины, перпендикулярной потоку.[14]

Наконец, лазер или некоторая часть микроволн также фокусируются как плазменная горелка на некотором расстоянии над Лайткрафтом, создавая аэроспайк который отсоединяет и смягчает лук ударная волна впереди ремесла, когда оно развивается на сверхзвуковые скорости, снижая теплоотдачу к стенам. Расстояние и интенсивность аэроспайка настраиваются в соответствии с атмосферное давление, температурные градиенты и скорость воздушного потока, чтобы активно формировать ударную волну, чтобы пограничный слой может оптимально управляться радиальными МГД ускорителями скольжения.[15][16][17]

Таким образом, концепция Lightcraft объединяет магнитогидродинамический активное управление потоком и двигательные механизмы с приводом от пучка, чтобы гиперзвуковой полет, решая классическую проблему воздушной МГД-двигательной установки (т. е. отсутствия источника света, обеспечивающего достаточно энергии для питания таких систем), путем передачи источника питания на внешний подряд. Использование микроволн вместо лазера позволяет четыре комбинированных действия: пропульсивная детонация, смягчение ударных волн, контроль ионизации и электрическое питание приводов MHD.[18]

Положение дел

После выхода на пенсию Лейка Мирабо из Политехнического института Ренсселера в 2011 году домашняя страница его частной компании Lightcraft Technologies, Inc. (LTI) исчез с временным уведомлением о том, что «ремонт сайта» продолжается. Старый логотип LTI и уменьшенная модель лазерного прототипа Lightcraft 1990-х были заменены по этому случаю новым логотипом и изображением художника, показывающим полномасштабный линзовидный Lightcraft с микроволновым питанием с активными периферийными MHD ускорителями скольжения на орбите выше Земля.[19] Это изображение плазменного двигателя, которое изображено на обложке книги Мирабо о Lightcraft,[18] Принципиально идентичен дискоидальному МГД-аэродину с «париетальным преобразователем», описанному в Жан-Пьер Пети комикс о магнитной гидродинамике 1983 г., Безмолвный барьер.[20]

Это предвещало новые события, но в конечном итоге сайт полностью отключился и с тех пор больше не появлялся. В то время, однако, лазерный аэроспайк и PDE испытания продолжаются в гиперзвуковом аэродинамическая труба из Лаборатория гиперзвука и аэротермодинамики на Департамент аэрокосмической науки и технологий из Бразильские ВВС в Сан-Жозе-дус-Кампус.[21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Мирабо, Л. (1976). «МГД движение за счет поглощения лазерного излучения» (PDF). Журнал космических аппаратов и ракет. 13 (8): 466–472. Bibcode:1976JSpRo..13..466M. Дои:10.2514/3.27919.
  2. ^ а б Myrabo, Leik N .; Messitt, Donald G .; Мид-младший, Франклин Б. (январь 1998 г.). «Наземные и летные испытания лазерного летательного аппарата». (PDF). AIAA-98-1001. 36-е собрание и выставка AIAA Aerospace Sciences. Reno, NV. Дои:10.2514/6.1998-1001.
  3. ^ Демерджян, проспект (20 февраля 2009 г.). «Самолеты с лазерным двигателем - это будущее полетов. Возможно». Проводной. Получено 2018-04-05.
  4. ^ Сюй, Джереми (29 июля 2009 г.). "Световой корабль с лазерным приводом" на пороге коммерческой реальности'". Популярная наука. Получено 2018-04-05.
  5. ^ а б NewSpace 2010 - приближение к скорости варпа: усовершенствованный космический движитель на YouTube (Презентация Lightcraft, время 10: 00–32: 00).
  6. ^ Гилстер, Пол (14 сентября 2009 г.). "Лайткрафт: лазерный толчок к орбите". Центаврианские мечты. Получено 2018-04-05.
  7. ^ Мирабо, Лейк Н. (июль 2001 г.). «Мировые рекорды полетов ракетного легкого корабля с управляемым лучом - Демонстрация« подрывной »двигательной техники» (PDF). AIAA 2001-3798. 37-я Совместная двигательная конференция и выставка. Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Дои:10.2514/6.2001-3798.
  8. ^ Леонард Дэвид (2 ноября 2000 г.). "Лазерная ракета устанавливает рекорд высоты". space.com. Архивировано из оригинал 13 апреля 2001 г.. Получено 5 апреля 2018.
  9. ^ Myrabo, L.N .; Kerl, J.M .; и другие. (Июнь 1999 г.). «Исследование МГД-ускорителя в гиперзвуковом ударном туннеле RPI» (PDF). AIAA-1999-2842. 35-я совместная конференция и выставка AIAA / ASME / SAE / ASEE. Лос Анджелес, Калифорния. Дои:10.2514/6.1999-2842.
  10. ^ Myrabo, L.N .; и другие. (Январь 2000 г.). «Экспериментальное исследование двумерного МГД-генератора и ускорителя с набегающим потоком Маха = 7,6 и T (0) = 4100 K» (PDF). AIAA-00-0446. 38-я встреча и выставка по аэрокосмическим наукам. Reno, NV. Дои:10.2514/6.2000-446.
  11. ^ Myrabo, L.N .; и другие. (Июль 2000 г.). «Экспериментальное исследование двухмерного МГД ускорителя и генератора скольжения» (PDF). AIAA-00-3486. 36-я совместная конференция и выставка AIAA / ASME / SAE / ASEE по двигательным установкам. Хантсвилл, Алабама. Дои:10.2514/6.2000-3486.
  12. ^ Myrabo, L.N .; и другие. (Июль 2001 г.). «Экспериментальное исследование двухмерного МГД ускорителя скольжения: отчет о ходе работ» (PDF). AIAA-01-3799. 35-я совместная конференция и выставка AIAA / ASME / SAE / ASEE. Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Дои:10.2514/6.2001-3799.
  13. ^ Toro, P.G.P .; Русак, З .; Nagamatsu, H.T .; Мирабо, Л. (Январь 1998 г.). «Гиперзвуковое обтекание плоской пластины» (PDF). AIAA-98-0683. 36-е собрание и выставка AIAA Aerospace Sciences. Reno, NV. Дои:10.2514/6.1998-683.
  14. ^ Toro, P .; Myrabo, L .; Нагамацу, Х. (январь 1998 г.). Исследование давления на входе гиперзвукового воздушного выброса направленной энергии при числе Маха 10 при мощности дуги до 70 кВт (PDF). 36-е собрание и выставка AIAA Aerospace Sciences. Reno, NV. Дои:10.2514/6.1998-991.
  15. ^ Bracken, R.M .; Myrabo, L.N .; Nagamatsu, H.T .; Мелони, E.D .; Шнайдер, М. (Июль 2001 г.). «Экспериментальное и вычислительное исследование выброса электрической дуги в гиперзвуковом потоке с измерениями сопротивления» (PDF). AIAA 01-3797. 35-я совместная конференция и выставка AIAA / ASME / SAE / ASEE. Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Дои:10.2514/6.2001-3797.
  16. ^ Минуччи, M.A.S .; Toro, P.G.P .; Oliveira, A.C .; Ramos, A.G .; Chanes, J.B .; Pereira, A.L .; Nagamatsu, H.M.T .; Мирабо, Л. (Январь 2005 г.). "Вспышка направленной энергии с лазерной поддержкой в ​​гиперзвуковом потоке" (PDF). Журнал космических аппаратов и ракет. 42 (1): 51–57. Bibcode:2005JSpRo..42 ... 51M. Дои:10.2514/1.2676.
  17. ^ а б Myrabo, Leik N .; Льюис, Джон С. (май 2009 г.). Справочник по полетам легкого корабля LTI-20: гиперзвуковой полетный транспорт в эпоху за пределами нефти. Издание путеводителя коллекционера. ISBN  978-1926592039.
  18. ^ "Сайт LTI". Lightcraft Technologies, Inc. Архивировано из оригинал на 2012-03-09. Получено 2020-02-27.
  19. ^ Пети, Жан-Пьер (1983). Барьер тишины (PDF). Приключения Арчибальда Хиггинса. Savoir Sans Frontières. (см. «Сон Арчибальда», стр.62–70).
  20. ^ Гилстер, Пол (15 сентября 2009 г.). «Эксперименты с лайткрафтом продолжаются». Центаврианские мечты.

внешняя ссылка