RU2788738C1

RU2788738C1 - Method of maneuvering a hypersonic aircraft

Info

Publication number: RU2788738C1
Application number: RU2022108988A
Authority: RU
Inventors: Максим Александрович Иванов
Original assignee: Максим Александрович Иванов
Filing date: 2022-04-05
Publication date: 2023-01-24

Abstract

FIELD: aerospace engineering.

SUBSTANCE: the invention relates to aerospace engineering, namely to methods of maneuvering hypersonic aircraft. To maneuver the aircraft, the outer casing of the aircraft is divided into four longitudinal parts, they are electrically isolated from each other and an electric potential is autonomously supplied to each of these parts of the casing, the magnitude and sign of which can be changed. When a positive electric potential is applied to the aircraft casing, the speed will increase, when a negative one is applied, it will decrease.

EFFECT: the possibility of maneuvering the aircraft is achieved, as well as a decrease in the mass of the plasma cocoon surrounding the hypersonic aircraft, which leads not only to a decrease in the degree of heating of its casing, but also to an increase in the speed of the aircraft.

2 cl, 1 dwg

Description

Как известно, к гиперзвуковым летательным аппаратам относятся такие аппараты, которые движутся в атмосфере Земли со скоростями, превышающими скорость звука в пять и более раз. Так как все это происходит на высотах от 30 до 90 километров от поверхности Земли, где атмосфера все еще имеет относительно высокую плотность, то вокруг летательного аппарата происходит интенсивный разогрев атмосферы до температуры 1600-2000 градусов по Цельсию, что приводит к возникновению плазмы.As you know, hypersonic aircraft include such vehicles that move in the Earth's atmosphere at speeds exceeding the speed of sound by five or more times. Since all this happens at altitudes from 30 to 90 kilometers from the Earth's surface, where the atmosphere still has a relatively high density, the atmosphere around the aircraft is intensely heated to a temperature of 1600-2000 degrees Celsius, which leads to the formation of plasma.

В статье В.А. Федорова «Оценка величины концентрации электронов плазмы и ее частоты в окрестности гиперзвукового летательного аппарата при его движении в атмосфере» (Радиофизический институт им. академика А.Л. Минца, г. Москва) прямо указывается, что концентрация свободных электронов в плазменном коконе, окружающем гиперзвуковой летательный аппарат, колеблется от 10⁸ до 10¹⁸ см^-3 в зависимости от высоты и скорости полета. Кроме свободных электронов в плазме присутствуют также и положительно заряженные ионы, лишившиеся этих электронов.In the article by V.A. Fedorova “Estimation of the Plasma Electron Density and its Frequency in the Vicinity of a Hypersonic Aircraft as it Moves in the Atmosphere” (Academician A.L. aircraft, ranges from 10 ⁸ to 10 ¹⁸ cm ^-3 depending on the height and speed of the flight. In addition to free electrons, the plasma also contains positively charged ions that have lost these electrons.

Так как масса протона в 1836 раз больше массы электрона, а положительно заряженный ион состоит из протонов и нейтронов, то соотношение масс отрицательно заряженной части плазмы к ее положительно заряженной части превышает величину 1:10000. А это значит, что при подаче на оболочку летательного аппарата положительного электрического потенциала за счет сил электрического отталкивания масса плазмы, окружающей летательный аппарат, уменьшится тысячи раз, что сразу же приведет к уменьшению сил аэродинамического сопротивления и, как следствие, к увеличению скорости летательного аппарата. И наоборот, при подаче отрицательного электрического потенциала на оболочку летательного аппарата за счет сил электрического притяжения произойдет увеличение массы плазмы вокруг летательного аппарата, что приведет к аэродинамическому торможению и уменьшение скорости аппарата.Since the mass of a proton is 1836 times greater than the mass of an electron, and a positively charged ion consists of protons and neutrons, the mass ratio of the negatively charged part of the plasma to its positively charged part exceeds 1:10,000. And this means that when a positive electric potential is applied to the shell of the aircraft due to the forces of electric repulsion, the mass of the plasma surrounding the aircraft will decrease thousands of times, which will immediately lead to a decrease in the aerodynamic drag forces and, as a result, to an increase in the speed of the aircraft. And vice versa, when a negative electric potential is applied to the shell of the aircraft, due to the forces of electric attraction, an increase in the mass of the plasma around the aircraft will occur, which will lead to aerodynamic braking and a decrease in the speed of the aircraft.

Поэтому, если наружную оболочку гиперзвукового летательного аппарата разделить на четыре продольные части (1), как показано на фиг. 1, и электрически изолировать их друг от друга с помощью специальных прокладок (2), то у нас появится реальная возможность маневрировать летательным аппаратом посредством подачи электрического потенциала (положительного или отрицательного) на соответствующие части оболочки летательного аппарата.Therefore, if the outer shell of a hypersonic aircraft is divided into four longitudinal parts (1), as shown in FIG. 1, and electrically isolate them from each other using special gaskets (2), then we will have a real opportunity to maneuver the aircraft by applying an electrical potential (positive or negative) to the corresponding parts of the aircraft shell.

С помощью частей оболочки, расположенных на оси X-X, можно будет менять курс летательного аппарата, а с помощью частей оболочки, размещенных на оси Y-Y менять его высоту. Если же подать одинаковый положительный потенциал на все четыре части оболочки летательного аппарата, то никакого маневра не будет, однако сразу же увеличится скорость гиперзвукового аппарата, что является важнейшей его характеристикой!.With the help of the parts of the shell located on the X-X axis, it will be possible to change the course of the aircraft, and with the help of the parts of the shell located on the Y-Y axis, it will be possible to change its height. If, however, the same positive potential is applied to all four parts of the aircraft shell, then there will be no maneuver, however, the speed of the hypersonic vehicle will immediately increase, which is its most important characteristic!

Как известно, при отклонении аэродинамических рулей сразу же увеличивается аэродинамическое сопротивление, и, как следствие, уменьшается скорость летательного аппарата. Кроме того, аэродинамические рули являются местами наиболее интенсивного разогрева, поэтому нуждаются в дополнительной тепловой защите.As you know, when the aerodynamic rudders are deflected, the aerodynamic drag immediately increases, and, as a result, the speed of the aircraft decreases. In addition, aerodynamic rudders are places of the most intense heating, so they need additional thermal protection.

Преимуществом предлагаемого способа является уменьшение массы плазменного кокона, окружающего гиперзвуковой летательный аппарат, что приводит не только к уменьшению степени разогрева его оболочки, но и к увеличению скорости летательного аппарата, что является важнейшей его характеристикой.The advantage of the proposed method is to reduce the mass of the plasma cocoon surrounding the hypersonic aircraft, which leads not only to a decrease in the degree of heating of its shell, but also to an increase in the speed of the aircraft, which is its most important characteristic.

Claims

1. A method for maneuvering a hypersonic aircraft, characterized in that its outer shell is divided into four longitudinal parts and electrically isolated from each other, after which an electric potential is autonomously applied to each of the four parts of the shell, the value and sign of which can be changed.

2. The method according to p. 1, characterized in that in order to increase the speed of the hypersonic aircraft, the same positive electrical potential is applied to all four parts of the outer shell of the aircraft.