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使用空气等离子体的无化石燃料喷气推进

时间:2022-06-02 19:04:17来源:

人类依赖化石燃料作为主要能源,尤其是在交通运输方面。然而,化石燃料既不可持续也不安全,是温室气体排放的最大来源,并因全球变暖而导致不利的呼吸效应和破坏。

武汉大学技术科学研究所的一组研究人员展示了一种原型装置,该装置使用微波空气等离子体进行喷气推进。他们在AIP Publishing的AIP Advances期刊中描述了该引擎。

“我们工作的动机是帮助解决由于人类使用化石燃料内燃机为汽车和飞机等机械提供动力而导致的全球变暖问题,”作者、武汉大学教授 Jau Tang 说。“我们的设计不需要化石燃料,因此不会造成温室效应和全球变暖的碳排放。”

除了固体、液体和气体之外,等离子体是物质的第四种状态,由带电离子的集合体组成。它自然存在于太阳表面和地球闪电等地方,但也可以产生。研究人员通过将空气压缩成高压并使用微波对加压气流进行电离来产生等离子射流。

这种方法与以前以一种关键方式制造等离子喷射推进器的尝试不同。其他等离子喷射推进器,如美国宇航局的黎明太空探测器,使用氙等离子体,它无法克服地球大气中的摩擦,因此不足以用于航空运输。相反,作者的等离子喷射推进器仅使用注入的空气和电力就地产生高温、高压等离子。

原型等离子射流装置可以将一个 1 公斤的钢球举过直径 24 毫米的石英管,高压空气通过微波电离室转化为等离子射流。按比例计算,相应的推力压力可与商用飞机喷气发动机相媲美。

通过使用高功率微波源构建大量此类推进器,原型设计可以扩大到全尺寸喷气式飞机。作者正在努力提高设备的效率以实现这一目标。

“我们的研究结果表明,这种基于微波空气等离子体的喷气发动机可能是传统化石燃料喷气发动机的潜在可行替代品,”唐说。

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