【壓縮機(jī)網(wǎng)】原標(biāo)題：中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的電磁等離子體推進(jìn)器可與傳統(tǒng)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)相媲美 

 

 　　據(jù)外媒New Atlas報(bào)道，一個(gè)中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)展示了一種微波等離子體推進(jìn)器的原型，在實(shí)驗(yàn)室條件下，能夠在地球大氣層中工作，并產(chǎn)生推力，其效率可與現(xiàn)代客機(jī)上的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)相媲美。等離子推進(jìn)器已經(jīng)在航天器上使用氙氣等離子體作為太陽(yáng)電運(yùn)動(dòng)的一種手段，但這種東西在地球大氣層中沒(méi)有用處，因?yàn)榧铀俚碾瘹怆x子會(huì)因與空氣摩擦而失去大部分推力。更不用說(shuō)，它們首先只能產(chǎn)生少量的推力。

　　這種新設(shè)計(jì)由武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)構(gòu)思并制造，只使用空氣和電力，似乎能產(chǎn)生令人印象深刻的推力，可能會(huì)被用于于電動(dòng)飛機(jī)等相關(guān)領(lǐng)域。該裝置的工作原理是通過(guò)電離空氣產(chǎn)生低溫等離子體，通過(guò)空氣壓縮機(jī)將其吹到管子上。等離子體在管子上升的過(guò)程中，會(huì)被強(qiáng)大的微波擊中，使等離子體中的離子劇烈搖晃，使其與其他非離子化的原子相撞，并使等離子體的溫度和壓力大大增加。這種溫度和壓力在管子上產(chǎn)生了巨大的推力。

 

　　秘密的一部分是在扁平化的波導(dǎo)上，微波是通過(guò)它發(fā)射的。由一個(gè)1kW、2.45Gh的磁控管產(chǎn)生的微波，在接近等離子體管時(shí)，微波被送入波導(dǎo)，被壓縮到一半的高度。這樣做是為了增強(qiáng)其電場(chǎng)強(qiáng)度，并盡可能多地給等離子體傳遞熱量和壓力。

　　研究人員注意到，在保持壓縮機(jī)的氣流穩(wěn)定的情況下，當(dāng)微波功率增加時(shí)，管內(nèi)的火焰射流似乎會(huì)延長(zhǎng)。他們開(kāi)始嘗試測(cè)量產(chǎn)生了多少推力，但事實(shí)證明這很困難，因?yàn)榍Ф鹊牡入x子體射流會(huì)破壞普通的氣壓計(jì)。

 

　　相反，他們決定將一個(gè)空心鋼球放在管子的頂部，在管子的頂部裝入較小的鋼珠以改變其重量。在一定的重量下，推力會(huì)抵消拉著鋼珠的引力，并開(kāi)始將其從管子上抬起，使其移動(dòng)和跳躍，研究人員利用這些測(cè)量結(jié)果，減去空氣壓縮機(jī)的推力，計(jì)算出他們的新的等離子體推進(jìn)器的推力有多大。

 

　　他們?cè)谝欢ǖ墓β屎涂諝饬髁糠秶鷥?nèi)進(jìn)行了測(cè)試，盡管測(cè)量技術(shù)有些笨拙，但他們發(fā)現(xiàn)推進(jìn)推力與微波功率和空氣流量之間存在線(xiàn)性關(guān)系。從能效層面來(lái)看，其推力為11N（400W、每小時(shí)空氣流量1.45 立方米），換算成推力就是效率28 N / kW 。假設(shè)其性能是線(xiàn)性增長(zhǎng)的，那團(tuán)隊(duì)預(yù)估特斯拉 Model S 的電池可輸出 310 kW 的功率（換算成推力就是 8500 N）。

 

　　通過(guò)比較，空客E-Fan電動(dòng)飛機(jī)使用了一對(duì)30千瓦的電動(dòng)管道式風(fēng)扇，合起來(lái)能產(chǎn)生1500N的推力。這意味著推力效率為25N/kW，與該實(shí)驗(yàn)室組裝的第一架原型機(jī)相比，推力效率并不高。研究人員說(shuō)，這個(gè)推力效率已經(jīng) "可以與商業(yè)飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的推力效率相媲美。"

　　研究人員表示，他們正在努力拋棄鋼球測(cè)試方法，換上更可靠、更準(zhǔn)確的東西，同時(shí)也在努力提高設(shè)計(jì)的效率。不過(guò)，在電動(dòng)飛機(jī)推進(jìn)中，這種新的等離子體推進(jìn)器的想法看起來(lái)確實(shí)很有希望，但有幾個(gè)重要的注意事項(xiàng)。

 

　　首先，作為電動(dòng)垂直起降飛機(jī)上的螺旋槳或涵道式風(fēng)扇的替代品，無(wú)論它有多安靜，如果等離子體在千度的溫度下出現(xiàn)，它都不會(huì)有太大的影響。其次，正如Ars Technica的一篇分析文章所指出的，"空氣流量是全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)的1/15000左右。推力也必須擴(kuò)大約四個(gè)數(shù)量級(jí)（意味著功率也會(huì)擴(kuò)大）。用四個(gè)數(shù)量級(jí)以上的線(xiàn)性趨勢(shì)來(lái)推斷推力的線(xiàn)性趨勢(shì)，是讓人對(duì)生活失望的好辦法。"

　　另外，不管出于什么原因，數(shù)據(jù)點(diǎn)并沒(méi)有顯示出測(cè)試平臺(tái)似乎允許的最高空速下的最高微波功率水平，這表明實(shí)驗(yàn)室里的事情可能已經(jīng)開(kāi)始變得很奇怪了。最后，即使在給定的能量輸入量下，它比普通的老式空客發(fā)動(dòng)機(jī)更高效，但事實(shí)是，在給定的重量下，航空燃料所攜帶的能量比電池的能量要多得多，電機(jī)效率的提高幾乎是杯水車(chē)薪。

 

　　盡管如此，這是一個(gè)有趣而新穎的等離子推進(jìn)器設(shè)計(jì)。如果事實(shí)證明它的可擴(kuò)展性和效率能達(dá)到對(duì)飛機(jī)友好的水平，它將為零排放電動(dòng)航空的新興領(lǐng)域做出真正的貢獻(xiàn)。

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