WO2011034466A2 - Плазменно-реактивный двигатель - Google Patents

Плазменно-реактивный двигатель Download PDF

Info

Publication number
WO2011034466A2
WO2011034466A2 PCT/RU2010/000501 RU2010000501W WO2011034466A2 WO 2011034466 A2 WO2011034466 A2 WO 2011034466A2 RU 2010000501 W RU2010000501 W RU 2010000501W WO 2011034466 A2 WO2011034466 A2 WO 2011034466A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic field
gas
air
plasma
gaseous medium
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000501
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Михаил Алексеевич ИГНАТОВ
Original Assignee
Ignatov Mikhail Alexeevich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ignatov Mikhail Alexeevich filed Critical Ignatov Mikhail Alexeevich
Publication of WO2011034466A2 publication Critical patent/WO2011034466A2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0081—Electromagnetic plasma thrusters

Definitions

  • the invention relates to the field of aviation, and in particular to devices for creating reactive thrust in a gas environment.
  • the technical result consists in creating a driving force moving the vehicle in a gaseous medium (air), while reducing the drag force of the medium.
  • the achievement of the technical result presented in the present description by the invention consists in the emergence of a reactive force as a counteracting Lorentz force, which arises through the interaction of gas (air) ions converted into a plasma state with a traveling magnetic field.
  • Ionization of the gaseous medium can be created by an additional device for preliminary ionization (pulsed discharger, microwave radiation, radio emission, etc.). Further, the ionized state of the medium is maintained during operation of the device due to chain (avalanche) ionization.
  • a device for creating reactive thrust called a “Plasma-jet engine” (PRD)
  • PRD is represented by a drawing (see figure 1) and contains two main components, one of which creates a constant magnetic field and can be performed either as a constant or an electromagnet (1) , and the second creates a rotating magnetic field (2), as well as one auxiliary component - a device for preliminary ionization of the gas (not conventionally shown).
  • Figure 1 shows a diagram of a device.
  • Component 2 can be performed, for example, as an annular magnetic circuit with three identical coils wound on it, offset from each other by 120 ° as on a magnetic circuit, and in the phase of power supply.
  • Devices for creating a rotating magnetic field are known and do not require additional description.
  • a cylindrical magnetic circuit can be used (3).
  • the magnetic lines of the rotating magnetic field generated by component 2 are superimposed on the radial lines of the constant magnetic field created by magnet 1, resulting in a resulting traveling magnetic field whose vector is constantly directed from the axis of the device to the inner surface of the annular magnetic circuit a (see Fig. 2 and Fig. C).
  • the Lorentz force also acts on free electrons, but directed in the direction opposite to the force acting on positively charged ions.
  • the movement and collision of electrons with neutral atoms causes secondary (avalanche) ionization, resulting in a layer of low-temperature plasma is formed, which serves both for the operation of the device and for lowering the aerodynamic drag of the gaseous medium.
  • those electrons that reach the opposite side of the device fall into the “magnetic trap” created by the radial lines of the field of the permanent magnet.
  • FIG. 2 and 3 a diagram of the operation of the device, front view and longitudinal section, respectively.
  • the device provides the creation of a driving force capable of moving the vehicle in a gaseous medium (air), while reducing the drag force of the medium due to the formation of a plasma layer in front of the device.
  • a gaseous medium air
  • the device has a simple design and can be used in aviation, astronautics, as well as domestic and industrial ventilation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области авиации, а именно к устройствам для создания реактивной силы в газовой среде, кок противодействующей силе Лоренца, возникающей путём взаимодействия газа (воздуха) переведённого в состояние плазмы с бегущим магнитным полем, создаваемым устройством. Устройство содержит два основных компонента, один из которых создаёт постоянное магнитное поле и может быть выполнен как постоянный либо электромагнит, а второй создаёт вращающееся магнитное поле, а также приспособление для предварительной ионизации газа. Устройство позволяет создавать движущую силу, перемещающую транспортное средство в газовой среде (воздухе), с одновременным понижением силы сопротивления среды, за счёт образования области плазмы, а также имеет возможность применения в безвоздушном пространстве.

Description

Плазменно-реактивный двигатель
Изобретение относится к области авиации, а именно к устройствам для создания реактивной тяги в газовой среде.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в создании движущей силы, перемещающей транспортное средство в газовой среде (воздухе), с одновременным понижением силы сопротивления среды.
Достижение технического результата, представленным в настоящем описании изобретением, заключается в возникновении реактивной силы, как противодействующей силе Лоренца, которая возникает путём взаимодействия ионов газа (воздуха), переведённого в состояние плазмы, с бегущим магнитным полем. Ионизация газовой среды может создаваться дополнительным приспособлением для предварительной ионизации (импульсным разрядником, СВЧ- излучением, радиоизлучением и т.п.). Далее, ионизованное состояние среды поддерживается при работе устройством за счёт цепной (лавинной) ионизации.
Устройство для создания реактивной тяги, именуемое «Плазменно-реактивный двигатель» (ПРД), представлено чертежом (см. фиг.1) и содержит два основных компонента, один из которых создаёт постоянное магнитное поле и может быть выполнен как постоянный либо электромагнит (1), а второй создаёт вращающееся магнитное поле (2), а также один вспомогательный компонент - приспособление для предварительной ионизации газа (условно не показан).
На фиг.1 приведена схема устройства.
Компонент 2 может быть выполнен, например, как кольцевой магнитопровод с намотанными на нём тремя одинаковыми катушками, смещенными друг относительно друга на 120° как на магнитопроводе, так и по фазе электропитания. Устройства для создания вращающегося магнитного поля известны и дополнительного описание не требуют.
Магнитные линии постоянного магнита 1 , расходясь радиально от оси, пронизывают кольцевой магнитопровод компонента 2, затем проходят вдоль оси устройства и возвращаются в магнит с обратной стороны. При большой длине кольцевого магнитопровода, для равномерного распределения магнитных линий вдоль кольцевого магнитопровода, может быть использован цилиндрический магнитопровод (3). При работе устройства, магнитные линии вращающегося магнитного поля, создаваемого компонентом 2, накладываются на радиальные линии постоянного магнитного поля, создаваемого магнитом 1 , в результате чего возникает результирующее бегущее магнитное поле, вектор которого постоянно направлен от оси устройства к внутренней поверхности кольцевого магнитопровод а(см. фиг.2 и фиг.З). При этом, скорость перемещения вектора магнитной индукции будет определяться как линейная скорость перемещения поля, зависеть от частоты работы катушек и может быть приблизительно определена как v = 2 R · п , где v - линейная скорость перемещения поля; л- = 3.14 ; R - средний радиус между поверхностями цилиндров магнитопровода и магнита; п - частота трёхфазного питания.
При ионизации газа находящегося в пространстве между кольцевым магнитопроводом и магнитом, на положительно заряженные ионы действует сила Лоренца F = q[v х В] , направленная параллельно оси в сторону от магнита (см. фиг. 3). При этом на свободные электроны также действует сила Лоренца, но направленная в сторону противоположную силе действующей на положительно заряженные ионы. Движение и столкновение электронов с нейтральными атомами вызывает вторичную (лавинную) ионизацию, в результате чего образуется слой низкотемпературной плазмы, который служит как для работы устройства, так и для понижения аэродинамического сопротивления газовой среды. При этом, те электроны, которые достигают противоположной стороны устройства, попадают в «магнитную ловушку», созданную радиальными линиями поля постоянного магнита.
На фиг. 2 и 3, приведена схема работы устройства, видом спереди и продольным разрезом соответственно.
Устройство обеспечивает создание движущей силы, способной перемещать транспортное средство в газовой среде (воздухе), с одновременным понижением силы сопротивления среды за счёт образования слоя плазмы перед устройством. Кроме того, возможно использование описанного устройства в безвоздушном пространстве, посредством подачи в рабочую зону предварительно запасённого сжатого либо сжиженного газа (воздуха) или испарения в токе плазмы твёрдого рабочего тела.
Устройство имеет простую конструкцию и может быть применено в авиации, космонавтике, а также бытовой и промышленной вентиляции.

Claims

Формула изобретения
1. Устройство для создания реактивной тяги содержит два основных компонента - один из которых создаёт постоянное магнитное поле и может быть выполнен как постоянный либо электромагнит, а второй создаёт вращающееся магнитное поле, и может быть выполнен, например, как кольцевой магнитопровод с многофазной обмоткой, или как статор асинхронного двигателя; а также один вспомогательный компонент - приспособление для предварительной ионизации газа.
PCT/RU2010/000501 2009-09-15 2010-09-13 Плазменно-реактивный двигатель WO2011034466A2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009134290/06A RU2009134290A (ru) 2009-09-15 2009-09-15 Плазменно-реактивный двигатель
RU2009134290 2009-09-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011034466A2 true WO2011034466A2 (ru) 2011-03-24

Family

ID=42138165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000501 WO2011034466A2 (ru) 2009-09-15 2010-09-13 Плазменно-реактивный двигатель

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2009134290A (ru)
WO (1) WO2011034466A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012021537A1 (en) * 2010-08-09 2012-02-16 Msnw Llc Apparatus, systems and methods for establishing plasma and using plasma in a rotating magnetic field

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012021537A1 (en) * 2010-08-09 2012-02-16 Msnw Llc Apparatus, systems and methods for establishing plasma and using plasma in a rotating magnetic field
US9145874B2 (en) 2010-08-09 2015-09-29 Msnw Llc Apparatus, systems and methods for establishing plasma and using plasma in a rotating magnetic field
US10760552B2 (en) 2010-08-09 2020-09-01 Msnw Llc Apparatus, systems and methods for establishing plasma and using plasma in a rotating magnetic field

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009134290A (ru) 2010-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101075218B1 (ko) 우주선 스러스터
EP2245911B1 (en) Dielectric barrier discharge pump apparatus and method
CN103953517B (zh) 霍尔推进器改进装置
RU2610162C2 (ru) Плазменный двигатель и способ генерирования движущей плазменной тяги
US9234510B2 (en) Hall effect thruster
EP3275291B1 (en) Plasma propulsion system and method
Cassady et al. VASIMR performance results
US20120019143A1 (en) Plasma Generator and Method for Controlling a Plasma Generator
Bugrova et al. Experimental investigations of a krypton stationary plasma thruster
WO2021154124A1 (ru) Модуль с многоканальной плазменной двигательной установкой для малого космического аппарата
AU2004273099B2 (en) Method and device for generating alfven waves
WO2011034466A2 (ru) Плазменно-реактивный двигатель
Hasirci et al. Concerning the design of a novel electromagnetic launcher for earth-to-orbit micro-and nanosatellite systems
JP2013137024A (ja) スラスタ及びそのシステム、そして推進発生方法
RU2567896C2 (ru) Способ создания электрореактивной тяги
Nakamura et al. Direct measurement of electromagnetic thrust of electrodeless helicon plasma thruster using magnetic nozzle
US10131453B2 (en) Hall effect thruster and a space vehicle including such a thruster
Griswold et al. Cross-field plasma lens for focusing of the Hall thruster plume
Chono et al. Performance of a Miniature Hall Thruster and an In-house PPU
Ichihara et al. Thrust Density Enhancement in an Electrostatic–Magnetic Hybrid Thruster
Ermilov et al. Experimental study of the domain of existence of intensive non-self-sustained discharge in crossed fields
RU2472964C1 (ru) Плазменно-реактивный электродинамический двигатель
Cassady et al. VASIMR technological advances and first stage performance results
Tahara et al. Thrust Performance and Plasma Characteristics of Low Power Hall Thrusters
Ermilov et al. Oscillations of the Hall current in a Hall thruster with an anode layer

Legal Events

Date Code Title Description
WA Withdrawal of international application
NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE