магнитогидродинамический генератор для гиперзвукового летательного аппарата

Формула изобретения

МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ГИПЕРЗВУКОВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащий магнит, расположенные в его поле электроды и проводники, соединенные с оборудованием летательного аппарата, отличающийся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических характеристик бортового источника питания, магнитогидродинамический генератор выполнен в виде нескольких магнитогидродинамических каналов, объединенных в замкнутый контур и расположенных коаксиально поверхности корпуса летательного аппарата в плоскости, перпендикулярной к продольной оси аппарата, причем магнитное поле в каждом из каналов направлено противоположно по отношению к соседним, а каналы объединены между собой электродами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к космической технике, применительно к источникам питания гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА).

Известен магнитогидродинамический генератор (МГД) для баллистических ракет, содержащий магнит, расположенные в поле этого магнита электроды и проводники, отходящие от этих электродов к оборудованию ЛА, а также устройства для крепления указанного генератора на ЛА в таком положении, при котором атмосферный воздух проходит через поле указанного магнита, когда летательный аппарат движется в атмосфере.

Однако указанный источник питания также имеет ряд недостатков. Во-первых, использование одного магнита свидетельствует о малом объеме рабочего канала МГД-генератора, что снижает его энергетические характеристики, в частности мощность источника питания. Во-вторых, размещение указанного источника питания на корпусе ЛА с использованием пассивных с точки зрения энергоотдачи конструктивных элементов приводит к увеличению массы конструкции, что ведет к снижению удельных характеристик как МГД-генератора, так и характеристик баллистической ракеты. Размещение МГД-генератора на штангах перед носовой частью ЛА приводит к существенному изменению запаса статической устойчивости вследствие изменения взаимного положения центра масс и центра давления. Для восстановления запаса статической устойчивости потребуется пропорциональное увеличение кормовой части ЛА, что в свою очередь ведет к необходимости увеличения массы ракеты, а следовательно, к дополнительным энергозатратам.

Кроме того, указанное размещение МГД-генератора приводит к изменению аэродинамических характеристик корпуса ЛА. Возникновение исключительно сложной картины обтекания вблизи критической точки приводит не только к усложнению математического описания формы корпуса ЛА, но и к трудно учитываемому изменению формы теплозащитного покрытия корпуса МГД-генератора вследствие его неравномерного обгара.

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических характеристик бортового источника питания и его мощности.

Это достигается тем, что МГД-генератор выполняется в виде нескольких МГД-каналов, объединенных в замкнутый контур и расположенных коаксиально с поверхности корпуса летательного аппарата в плоскости, перпендикулярной продольной оси летательного аппарата, причем магнитное поле в каждом из МГД-каналов имеет направление, противоположное по отношению к соседним, а каналы объединены между собой электродами, обеспечивающими отбор электрической энергии как во внутреннем объеме МГД-каналов, так и с их внешней поверхности.

На фиг. 1,2 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.3 - принципиальная схема работы устройства; на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Генератор содержит МГД-каналы 1 внутренние и наружные, магнитную систему 2, электроды 3, корпус 4, магнитопровод 5, соединительные провода 6, сопротивление 7 нагрузки, N и S-полюса магнитов, -вектор скорости набегающего потока, B -вектор индукции магнитного поля во внутреннем объеме МГД-канала, -вектор индукции магнитного поля рассеяния внешних МГД-каналов. Знаками "+" и "-" показана полярность электродов.

Генератор работает следующим образом.

При движении ЛА в атмосфере его корпус 4 обтекается потоком плазмы со скоростью (фиг.1). При протекании потока плазмы через МГД-каналы 1 на их стенках создается напряжение, полярность которого показана на фиг.3. Кроме того, в результате взаимодействия потока плазмы с магнитным полем рассеяния и на внешней поверхности МГД-каналов () в плазме возникает электрический ток, который, замыкаясь на электроды 3, поступает по соединительным проводам 6 в устройство потребления энергии. На фиг.3 показана полярность электродов, которую они приобретают с учетом направления набегающего потока плазмы и направления магнитных полей (внутреннего и рассеяния ). Применение знакопеременного магнитного поля позволяет использовать для получения электрической энергии не только магнитное поле внутри МГД-каналов, но также и поле рассеяния В_рас. При этом полярность напряжения на электродах 3, создаваемого от основного поля и поля рассеяния "внутреннего" и "внешнего" МГД-каналов, совпадают. Это существенно упрощает конструкцию, поскольку позволяет использовать для обоих каналов общий электрод.