Лайткрафт - Lightcraft

Легкий корабль приводится в движение лазером

Lightcraft является пространственно или воздушным транспортным средством привода от луча с питанием от толчка , источник энергии питания корабля будучи внешним. Она была задумана авиационно - космической техники , профессор Лейк Мирабо в политехническом институте Rensselaer в 1976 году, который разработал концепцию дальнейшего с рабочих прототипов, финансируемых в 1980 году в Стратегическая оборонная инициатива организации и десятилетия после того, как на передовой концепции Отдела по ВВС США AFRL , НАСА «S MFSC и Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора .

Когда Lightcraft находится в атмосфере, в качестве топлива (реакционной массы) используется воздух. В космосе необходимо будет доставить пороховой материал из бортовых резервуаров или из абляционного твердого вещества. Оставив источник энергии корабля на земле и используя окружающую атмосферу в качестве реактивной массы на протяжении большей части своего подъема, Lightcraft потенциально может быть способен доставить очень большой процент своей стартовой массы на орбиту в качестве SSTO , что является невыполнимой задачей для химические ракеты . Таким образом, легкий корабль отличается от солнечного паруса, потому что его ускорение зависит от расширения реакционной массы, а не от одного лишь давления света . В атмосфере движущая сила Lightcraft зависит только от внешней мощности лазера, поэтому движущая сила не ограничивается мощностью, создаваемой обычным бортовым оборудованием (например, ракетами ).

Типы

Двигательная установка с лазерным приводом

Вид в профиль лазерного лайткрафта типа 200

В первых небольших моделях использовалась лазерная тяга, технология которой все еще находится на ранней стадии разработки. Прототипы Lightcraft изготовлены из цельного алюминия с осесимметричной механической обработкой . Носовая часть имеет форму затупленного конуса для аэродинамических целей. Обод имеет кольцевой воздухозаборник . Кормовая часть представляет собой воронку, отполированную как вогнутое зеркало с заостренным хвостом посередине, выходящим за пределы корпуса и 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, толкая аппарат вперед. Воздух обновляется через впускное отверстие, и цикл повторяется с высокой частотой, действуя как внешний импульсный детонационный двигатель, создающий тягу.

В апреле 1997 года испытания, проведенные Лейком Мирабо в сотрудничестве с армией США на Ракетном полигоне Уайт-Сэндс, продемонстрировали базовую возможность перемещения объектов таким способом с использованием наземного импульсного углекислотного лазера мощностью 10 кВт (1 кДж на импульс, 30 мкс импульс с частотой 10 Гц). В ходе испытания удалось достичь высоты более ста футов, что сопоставимо с первым испытательным полетом Роберта Годдарда его конструкции.

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 10 000  об / мин ) для стабилизации корабля с помощью гироскопического эффекта .

Электродвигатели с СВЧ и МГД

Более продвинутые концепции Lightcraft заменяют лазерные импульсы микроволновым лучом или мазером, который все еще может быть наземным или, альтернативно, выведен на орбиту , лучи излучаются над восходящим кораблем серией космических спутников на солнечной энергии, которые могло легче отслеживать Lightcraft по его изогнутой баллистической траектории .

Луч СВЧ взрывает воздух ниже корабля точно , как лазерные версии, но часть энергии из пучка также отвлекается и перерабатывала на борте мощных rectennas в электричество для питания внешнего потока airbreathing MHD привода называют Myrabo MHD SlipStream ускоритель .

Поскольку МГД-ускоритель работает только с электропроводящей средой, некоторые входящие микроволны также отклоняются внутри лайткрафта через серию прозрачных окон и зеркальных секций, а затем повторно излучаются в воздухе возле электродов МГД-ускорителей, расположенных вокруг обод. Воздух становится ионизированным в этих местах, позволяя МГД-взаимодействию сил Лоренца активно управлять воздушным потоком вокруг дискоидальной формы, которая в противном случае (то есть пассивно) имеет очень плохие аэродинамические свойства из-за своей самой большой поверхности, плоской пластины, перпендикулярной потоку.

Наконец, лазер или какая - то часть микроволн также сосредоточена в качестве плазменного факела на некотором расстоянии над Lightcraft, создавая aerospike , что отрывается и смягчает лук ударной волны впереди летательного аппарата , когда она развивается на сверхзвуковых скоростях , снижение тепла TRANSFERT к стены. Расстояние и интенсивность аэродинамического шипа настраиваются в соответствии с атмосферным давлением , температурными градиентами и скоростью воздушного потока, чтобы активно формировать ударную волну, поэтому пограничный слой можно оптимально контролировать с помощью радиальных МГД-ускорителей скользящего потока .

Таким образом, концепция Lightcraft сочетает в себе магнитогидродинамическое активное управление потоком и двигательные механизмы с приводом от луча, чтобы обеспечить гиперзвуковой полет , решая классическую проблему воздушной МГД-двигательной установки (то есть отсутствие источника света, обеспечивающего достаточно энергии для питания таких систем), путем передачи источника питания на аутсорсинг. Использование микроволн вместо лазера позволяет четыре комбинированных действия: пропульсивная детонация, смягчение ударных волн, контроль ионизации и электрическое питание приводов МГД.

Положение дел

В 2008 году Управление научно-технической информации Министерства энергетики США опубликовало на официальном сайте статью, в которой ее автор Уильям Ларсон рассказывает об успешно завершенных исследованиях в этой области.

После ухода Лейка Мирабо из политехнического института Ренсселера в 2011 году домашняя страница его частной компании Lightcraft Technologies, Inc. (LTI) исчезла с временным уведомлением, объясняющим, что «ремонт сайта» продолжается. Старый логотип LTI и небольшая 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. Это изображение плазменного двигателя показано на обложке книги Мирабо о Lightcraft.

Это предвещало новые события, но в конечном итоге сайт полностью отключился и с тех пор больше не появлялся. В то время , хотя, лазер aerospike и PDE испытания продолжались в гиперзвуковой аэродинамической трубе в Лаборатории гиперзвука и аэротермодинамики на кафедре аэрокосмической науки и техники в ВВС Бразилии в Сан - Жозе - дус - Кампус .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки