Электрореактивные двигатели

[Алексей Любопытный]

Разница потенциалов создаётся благодаря кинетической энергии ионов, которые летят к катоду прежде всего из-за нагрева в генераторе плазмы. Они тяжёлые, обладают относительно большой инертной массой, вот и летят туда. И создают там куда прилетают положительный заряд, к которому устремляются электроны из катода.

Тут всё просто.

[thunder26]

Zveruga пишет:
И создают там куда прилетают положительный заряд, к которому устремляются электроны из катода.

Согласно вашей схеме, ионы пролетают мимо катода и выбрасываются в виде рабочего тела. Соответственно никуда не прилетают и никакую разность потенциалов не создают. 
Выход электронов из катода чем обусловлен? 

[Алексей Любопытный]

thunder26 пишет:
Выход электронов из катода чем обусловлен?

Тем же самым чем он обусловлен в МГД и ЭРД. Ведь в них также стоит катод излучающий электроны.

Электроны притягиваются к положительным ионам в силу разности потенциалов между отрицательно заряженными электронами и положительно заряженными ионами.

[Алексей Любопытный]

Я говорю об автоэлектронной эмиссии. Анодом в данном случае выступает положительно заряженная плазма у катода. Только этот анод не твёрдый, а плазменный.

[Алексей Любопытный]

Ещё может наблюдаться ионно-электронная эмиссия в результате бомбардировки катода ионами. Но это всё нужно считать, чтобы понять при каких уровнях энергий эмиссия будет возникать.

[Юрий Темников]

Zveruga пишет:
Но в ситуации с электронами и ионами при одинаковом заряде у них поразительно разная масса. Это как бы и позволяет за счёт более тяжёлого потока тянуть второй, более лёгкий и при этом ещё и получать положительный КПД.

Господи Зверюга!Какой у вас ветер в голове!Попробуйте прочитать вот это:Гильзин "Электрические межпланетные корабли.Написана очень толково хоть и полсталет назад.Очень долго была моей настольной книгой.

[thunder26]

Zveruga пишет:
Тем же самым чем он обусловлен в МГД и ЭРД. Ведь в них также стоит катод излучающий электроны.

В ЭРД термоэлектронная эмиссия. А МГД вообще говоря в обратную сторону работает.

[Алексей Любопытный]

thunder26 пишет:
А МГД вообще говоря в обратную сторону работает.

А мне кажется, что МГД работает точно также.


На приведённой схеме электроны идут вниз и поглощаются анодом. А ионы идут верх и нейтрализуются путём рекомбинации с электронами выделяемыми катодом. При этом самого электронного тока между катодом и анодом нет. Точнее он есть, но меньше чем ток в проводнике по следующим причинам.

1. Плазма проносится мимо электродов с большой скоростью и ионы этой плазмы увлекают электроны из катода за собой.
2. Электроны рекомбинируют с ионами, но не со всеми. С теми, с кем успеют за короткий промежуток времени. А нейтральные атомы уже тока не создают.
3. Есть ещё некоторые другие моменты, которые могут мешать электропроводности плазмы. Часть из них озвучил Юрий Темников. Даже радиоволны могут влиять на электропроводность плазмы.

Т. е. источником электронов в МГД является не столько катод, сколько генератор плазмы.

Есть ещё вот такой редкий рисунок. Отличается он от типовых тем, что на изображениях схем МГД-генераторов обычно не рисуют правильно направление плазмы на выходе. На приведённом рисунке плазма отклонилась в направлении катода и это верно.

thunder26 пишет:
В ЭРД термоэлектронная эмиссия.

Термоэлектронная эмиссия частный случай эмиссии как таковой. Причиной из-за которой катод в термоэлектронной эмиссии нужно нагревать является облако электронов, которое образуется над катодом. Также в момент вылета электрона из катода, на его место ещё не пришёл свежий электрон из проводника и на какое-то время в этом месте образуется положительный потенциал. Эти два фактора мешают электронам в катоде вылетать из него. По этому и приходится повышать энергетику электронов в катоде. А в МГД плазма постоянно обновляется. Облако электронов уносит с потоком ионов. Да и свежие подлетающие положительные ионы изменяют потенциал в области рядом с катодом в положительную сторону.

В общем, чтобы электрон вылетел из катода нужно повысить его энергетику, а сделать это можно множеством способов, которые все в своей сути вырождаются и описываются взаимодействием ЭМ полей заряженных частиц.

[thunder26]

Излияния по потенциальный барьер были излишни

[Salo]

In-Space Power and Propulsion – Ms. Michele Gates (8 MB PDF)

[Алексей Любопытный]

Выходит НАСА решило использовать солнечные батареи.

[Chilik]

Zveruga пишет:

Пожалуйста, поосторожнее с желаниями.
Когда пытаюсь представить ядерный реактор, являющийся источником плазмы, сразу сильно хочется уползти в какой-нибудь бункер метров на 100 под землю.

Что касается разделения и слияния электронных и ионных потоков, то в увлекательные разборки физики включаться не буду. Просто задам из зрительского зала один простой вопрос: а нафига? 
Нафига разделять заряды в квазинейтральном потоке, проявлять чудеса героизма и мужества, чтобы это сделать, потом ловить на свою голову (или другие части организма) проблемы с пространственным зарядом и неустойчивостями ионного потока, терять часть пучка на сетках... и всё ради того, чтобы потом проявлять героизм, мужество и ловить геморрой на помянутый организм, чтобы правильно организовать нейтрализацию этого ионного потока. 
Ну нафига?

[korund]

Chilik пишет:

Zveruga пишет:
 

Пожалуйста, поосторожнее с желаниями.
Когда пытаюсь представить ядерный реактор, являющийся источником плазмы, сразу сильно хочется уползти в какой-нибудь бункер метров на 100 под землю.

Что касается разделения и слияния электронных и ионных потоков, то в увлекательные разборки физики включаться не буду. Просто задам из зрительского зала один простой вопрос: а нафига?
Нафига разделять заряды в квазинейтральном потоке, проявлять чудеса героизма и мужества, чтобы это сделать, потом ловить на свою голову (или другие части организма) проблемы с пространственным зарядом и неустойчивостями ионного потока, терять часть пучка на сетках... и всё ради того, чтобы потом проявлять героизм, мужество и ловить геморрой на помянутый организм, чтобы правильно организовать нейтрализацию этого ионного потока.
Ну нафига?

Лично мне всё понятно.
Поскольку Зверюга толком не понимает как работает МГД генератор он решил придумать свой, принцип работы которого ему понятен (он же сам его придумал)
За основу взят ионник работающий наоборот.
Логика программера... Если не знаешь как написать алгоритм по простому сделай обходным путём (через ж.) У компа вычислительный ресурс большой схавает и не поморщится. 

[Алексей Любопытный]

Chilik пишет:
Нафига разделять заряды в квазинейтральном потоке, проявлять чудеса героизма и мужества, чтобы это сделать, потом ловить на свою голову (или другие части организма) проблемы с пространственным зарядом и неустойчивостями ионного потока, терять часть пучка на сетках... и всё ради того, чтобы потом проявлять героизм, мужество и ловить геморрой на помянутый организм, чтобы правильно организовать нейтрализацию этого ионного потока.
Ну нафига?

чтобы выровнять ионный поток в нужном нам направлении за счёт энергии самой плазмы.

[Юрий Темников]

Zveruga пишет:
Ну нафига?
чтобы выровнять ионный поток в нужном нам направлении за счёт энергии самой плазмы.

Милай!Ионы в ЭРД летят со скоростью десятки и сотни КМ\сек!!Выпрямлять сотни метров "бокового движения,это 1-2% доп тяги,максимум .Не стоят они такого геморроя.А с изменением вектора скорости тела, это к А Беляеву.Современная наука такими методами не располагает.Энто только гравидвигатель.А до него как до другой Галактики пока что.    Ну до чего упрямый ребенок!

[Алексей Любопытный]

Юрий Темников пишет:
Ионы в ЭРД

ЭРД присутствует в предложенной мной схеме. Без него будет просто поток из газофазного ЯРД.

[Алексей Любопытный]

Думаю ставить такой выпрямитель ионов после какого-то предварительного ЭРД нет смысла. Я и не планировал такое. Предварительный ЭРД уже выполняет работу по уменьшению энтропии плазмы. Второй раз её "выпрямлять" действительно будет неэффективно. А вот после ядерного реактора или после обычной плазменной горелки (детонационного двигателя) есть смысл. У реакторов энтропия больше, УИ меньше, чем у ЭРД.

Предложенное устройство это три в одном, МГД+МПДД+ЭРД. Можно на одной только массе устройств сэкономить.

[Юрий Темников]

Сеточки на пути плазмы из газофазного реактора!!??Ну еще трубу отделенную от плазмы МП как то можно представить,но на нее излучением выделится гораздо больше энергии чем вы сможете получить в итоге.Но сеточка испарится мгновенно как и электроды МГД генератора.Единственное ,что можно представить при таких температурах ,что то типа ЛБВ на высокоскоростной плазме,с выводом энергии радиоизлучением.Но опять загвоздка : плазма оное не пропускает.Хотя с такими скоростями наверное возможен выход на световой диапазон.

[Алексей Любопытный]

Юрий Темников пишет:
Но сеточка испарится мгновенно как и электроды МГД генератора .

Если говорить об электродах в магнитной системе, то я тоже иногда представлял себе сеточки, но понимаю, что лучше будет каким-то образом отклонить электроны к стенке, где расположен анод. На пути ионов лучше ничего не ставить. Постараться сохранить их движение в направлении катода.

По этому и говорю о хитрой магнитной системе.
Что касается сеточки катода в конце, в сопле, то меня сподвигла на такую мысль идея Келдыша, с их пластинчатыми углеродными катодами. Они меньше препятствуют распространению ионов.

Этот вопрос, перегорание катода, тоже обдумывал. Есть мысль в качестве катода использовать не сетку и не пластины, а впрыскивать туда электроны с помощью катодной трубки, а наверное лучше всего это делать с помощью стримерного разряда применяя гиротрон.



Тогда катод на пути горячих ионов вообще ненужен. Думаю электронов в области гиротрона образуется достаточно для создания потенциала. Они ведь текут рекой, друг за другом.

Кстати, я до сих пор не видел ни одного ионника с гиротроном. Это скорее всего от того, что во всех современных ионниках плазма после катода по большей части квазинейтральная, чем положительная. И осуществить пробой электронного тока на неё проблематично. А что если попробовать применять гиротрон на положительно заряженную ионную плазму?


Во всех современных ионниках плазма до анодной (положительно заряженной) сетки квазинейтральная. Токи электронов через такую плазму пускают с помощью перегретого катода (горячий электрод), который быстро изнашивается. Сами электроны уходят к анодной сетке, где и собираются. На своём пути электроны увлекают ионы из квазинейтральной плазмы, которые с трудом преодолевают анодную сетку и только потом ускоряются в коротком промежутке между анодной и катодной (отрицательно заряженной) сетками.

Схема таких ионных двигателей мне кажется невероятно перегруженной в плане износа. А положительная ионная плазма в них существует в коротком промежутке между анодной и катодной сетками. Заменить последнюю катодную сетку гиротроном не могут по причине того, что электроны из гиротрона скорее всего пойдут на анодную сетку и вся схема перестанет работать, ионы увлекаемые электронами из гиротрона будут толпится у анодной сетки.

Чтобы гиротрон можно было применять необходимо обеспечить большое расстояние между анодом и гиротроном, стримерные разряды которого будут играть роль катода. Вот моя схема такую работу позволяет осуществить из-за разнесения анода и катода в пространстве.

Но хочу заметить, что гиротрон нужно будет расположить под таким углом, чтобы меньше всего вносить энтропию в ионный поток.

[Алексей Любопытный]

Собственно, наверное даже в вот таком ионнике,


если убрать катодную сетку и сделать гораздо длиннее кольцевые магниты (вдоль потока ионов), надпись о которых вверху рисунка, тогда можно будет наверное и тут поставить гиротрон. Но такая переделка не будет иметь большого смысла из-за увеличившейся массы при неизменной эффективности. Выигрыш только в ресурсе катодной сетки, от которой мы избавились.

А вот если дальше модернизировать систему, убрав анодную сетку и заменив её магнитной системой выделяющей электроны во внешний проводник, тогда наверное уже можно будет получить больший выигрыш и по ресурсу, и по общей мощности системы.

Двигатель станет чем-то похож на МПДД, но отличием будет то, что внутри магнитного канала течёт не квазинейтральная плазма, а положительно заряженная, которая нейтрализуется в конце канала гиротроном.

Ускорять магнитом положительно заряженную плазму гораздо проще, чем квазинейтральную. В этом тоже есть существенный выигрыш.

А если ещё и использовать выделенный на аноде ток электронов, в качестве энергии для электромагнитов, и энергии для гиротрона, тогда наверное выгода должна быть ещё более существенной. Вот такую схему я и предложил.