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停滞10年的磁流体推进器 磁流体推进


停滞10年的磁流体推进器 磁流体推进

文章插图
MHD推进器(停滞了10年的MHD推进器)
1961年 ， Rice W A基于液态金属电磁泵的工作原理 ， 提出了电磁推进系统的设想 ， 即磁流体推进系统 ， 从而拉开了船舶磁流体推进研究的序幕 。磁流体推进器利用海水中水流和磁场的相互作用力产生推力 ， 推动船舶前进 。因此 ， 螺旋桨没有螺旋桨和操纵机构引起的振动和噪声 ， 能满足船舶高速航行的要求 ， 因此受到各国的广泛重视 。此后 ， 美国、日本、前苏联、中国等国家相继开展了MHD推进的研究 。(注:文中“T”为特斯拉 ， 1节=1.852 km/h)
磁流体推进器可以完美解决传统机械传动系统的振动和噪音问题 。
磁流体推进器应用的基础研究经过Phillip O M和Doragh R A的早期理论研究 ， 1966年 ， Way S研制出由恒定导体线圈组成的双缸电磁推进系统 ， 并安装在EMS-1潜艇模型上进行试验 。虽然螺旋桨磁场只有0.015T ， 船舶推进速度只有0.4m/s ， 但这是首次实现船舶的流体推进 ， 意义重大 。随后在1971年 ， 中国第六机械工业部下属的701所和712所联合研制了磁场为0.075T的外磁流体推进器 ， 安装在潜艇模型上 ， 在船速约为0.62 m/s的水池中进行试验 。
磁流体推进模型
MHD推进器面临的问题虽然这两次试验都证实了该船MHD推进的可行性 ， 但试验船的磁场太弱 ， 导致推力小 ， 效率低 。但学者们普遍认为 ， 螺旋桨磁铁只有在几个立方通道内都能产生20T以上的磁场 ， 才能达到实用的推进效率 。以当时的技术水平 ， 用恒定磁化器是不可能达到这么高的磁场的 ， 只能用超导磁体 。但当时超导磁体技术还不成熟 ， 磁体的场强不高 ， 达不到技术要求 。结果 ， MHD推进的研究在60年代中期以后的10年里基本处于停滞状态 。
磁流体推进信息资源网络化的原理
为什么超导磁体可以解决MHD推进器效率低的问题？解决MHD推力器效率低的关键措施是增加推力器的磁通密度 ， 信息资源网络会产生更强的磁场 。超导磁体之所以能产生更强的磁场 ， 主要是因为用来制作磁体的线圈材料是完全导电的 。线圈通电后 ， 电流在其闭合回路中无衰减地流动 ， 得到稳定的“永久磁场” 。因为磁场中磁饱和没有极限 ， 线圈没有电阻 ， 所以强电流通过时没有焦耳热损失 。所以理论上线圈的电流密度可以极高 ， 磁场也可以极强 。
使用超导磁体的磁流体推进器实物
随着超导技术的突破 ， MHD推力器迎来了新的活力 。20世纪70年代 ， 随着超导材料特别是高温超导材料的发展 ， 磁体技术得到了很大的发展 ， 使人们看到了磁流体推进的实用前景 ， 并进行了一系列的实用化研究 。1976年 ， 日本神户商业信息网络大学的Yoshiro George等人首次将超导磁体用于磁流体推进 ， 研制出推力为0.607T和0.015N的磁流体推进装置 ， 1979年 ， 他们成功研制出磁场为2T、推力为15N的磁流体推进器 。1992年 ， 日本研制出世界上第一艘正式的全尺寸MHD推进试验船“Yamato-I” ， 磁场2T时船速达到5.3节 ， 使MHD推进进入“新时代” 。
【停滞10年的磁流体推进器 磁流体推进】


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