Kas yra magnetohidrodinaminė pavara?

Magnetohidrodinaminė (MHD) pavara yra variklis be judančių dalių, kuris sukuria trauką, pagreitindamas įkrautą skystį elektromagnetiniu lauku. Tai žinoma kaip Lorenco jėga, kurios dydis niutonais ant bet kurios konkrečios įkrautos dalelės gali būti apskaičiuojamas pridedant elektrinio lauko tankį voltais metre prie momentinio dalelės greičio m/s, padauginus sumą iš tankio. magnetinio lauko teslomis ir tą sandaugą padauginus iš dalelės elektrinio krūvio stulpeliais.

Didėjant elektromagnetinio lauko intensyvumui, didėja ir magnetohidrodinaminės pavaros trauka, ir savitasis impulsas. Lorenco jėgą galima panaudoti varymui erdvėlaiviuose, kuriuose kaip skystoji terpė naudojama įkrauta plazma, todėl jie vadinami magnetoplazmadinaminiais (MPD) varikliais. Eksperimentiniai prototipai buvo išbandyti tiek Rusijos, tiek Japonijos palydovuose.

Magnetohidrodinamika apskritai yra mokslo disciplina, tirianti bet kokius elektra įkrautus skysčius. Norint paaiškinti ir nuspėti elektra įkrautų skysčių elgesį, reikia sujungti Navier-Stokes skysčių dinamikos lygtis su Maksvelo elektromagnetizmo lygtimis. Tai reiškia, kad du diferencialinių lygčių rinkiniai turi būti sprendžiami vienu metu, o tai reiškia, kad skaičiavimai yra intensyvūs ir dažnai reikalingi superkompiuteriai.

Dešimtajame dešimtmetyje „Mitsubishi“ sukūrė jūrinių laivų, naudojančių magnetohidrodinamines pavaras, prototipus, tačiau jie pasiekė tik 1990 km/h (15 mylių per valandą) greitį, nepaisant prognozių apie 9.3 km/h (200 mylių per valandą). Dėl judančių dalių trūkumo magnetohidrodinaminiai varikliai iš esmės gali būti patikimi, ekonomiški, efektyvūs, tylūs ir mechaniškai elegantiški. Tačiau kadangi jų kuro šaltinis yra elektra, o mums vis dar trūksta pigių priemonių sukurti didelio galios tankio kuro elementus, laivuose, kuriuose naudojama MHD pavara, turi būti įmontuotas sunkus generatorius, deginantis dyzeliną. Jei vandenilio kuro elementų kaina ateinančiais metais smarkiai padidės, MHD pavara gali pasirodyti perspektyvi sraigto alternatyva.

Erdviniuose laivuose magnetoplazmadinaminiams privaikams, kad jie veiktų optimaliai, reikia pakankamai galios – megavatų. Šiandien net stipriausi erdvėlaivių energijos generatoriai duoda tik kelis šimtus kilovatų, o tai reiškia, kad MPD privairavimo įrenginiai pirmiausia išlieka ateities technologija. Tačiau MPD privairavimo mechanizmų veikimo principai leidžia jiems turėti itin didelius specifinius impulsus, daugiau nei 20 kartų didesnius už cheminių raketų specifinį impulsą, esant pakankamai galiai.