Revolučný plazmový motor môže zásadne zmeniť leteckú dopravu

Profesor Jau Tang z Wuchanskej univerzity a jeho tím vyvinuli prototyp prúdového motora, ktorý využíva mikrovlnnú vzduchovú plazmu na ťah, čo je metóda, ktorá úplne obchádza fosílne palivá. Inovácia má potenciál spôsobiť revolúciu v leteckej doprave odstránením emisií uhlíka.

Plazma, štvrté skupenstvo hmoty, pozostáva z nabitých častíc, ako sú ióny a elektróny. Prirodzene sa vyskytuje na slnku a bleskoch a môže sa vytvárať aj v kontrolovanom prostredí. Tangov motor využíva tento stav hmoty pomocou sofistikovaného procesu zahŕňajúceho kompresiu vzduchu a mikrovlnnú technológiu.

Funguje to takto:

• Systém najprv nasáva atmosférický vzduch, ktorý je potom stlačený na vysoký tlak pomocou turbínového kompresora. Tento stlačený vzduch poskytuje potrebnú hustotu na efektívnu tvorbu plazmy.
• Stlačený vzduch potom prúdi do kremennej trubice vybavenej mikrovlnnou ionizačnou komorou. Mikrovlny pracujúce na frekvencii 2,45 GHz (rovnakej, aká sa používa v mikrovlnných rúrach) sú nasmerované do tejto komory.
• Vo vnútri komory vysokofrekvenčné mikrovlny excitujú molekuly vzduchu, odstraňujú z atómov a vytvárajú plazmový stav. Výsledná plazma dosahuje teploty presahujúce niekoľko tisíc stupňov Celzia.
• Vysokoteplotná plazma sa pri výstupe z ionizačnej komory rýchlo rozpína. Toto rozšírenie vytvára prúdový ťah.

Tangov prístup sa líši od iných plazmových pohonných systémov, ako sú tie, ktoré používa NASA. Napríklad plazmové dýzy NASA založené na xenónoch fungujú dobre vo vesmírnom vákuu, ale sú neúčinné v zemskej atmosfére pre ich nízky výkon. Tangov dizajn prekonáva toto obmedzenie použitím atmosférického vzduchu, vďaka čomu je vhodný na pozemné a vzdušné aplikácie.

Aj keď je prototyp sľubný, jeho prispôsobenie na pohon veľkých lietadiel sa spája s rôznymi výzvami. Súčasný dizajn si vyžaduje megawattové mikrovlnné zdroje a pokročilé systémy skladovania energie schopné nepretržite dodávať vysoký výkon. Rozšírenie systému pre veľkého lietadla môže vývoj trvať ďalšie desaťročie.

Zahŕňa integráciu viacerých modulov plazmových dýz v paralelnej konfigurácii. Tým by sa zvýšil celkový ťah pri zachovaní účinnosti. Prototyp už dosahuje prúdový tlak 24 000 newtonov na štvorcový meter s výkonom 400 wattov, čo je porovnateľné s motormi komerčných lietadiel. Väčšie lietadlá však budú vyžadovať výrazne vyšší výkon, na čo bude potrebný pokrok v technológii batérií.

Tang verí, že aplikácie menšieho rozsahu, ako sú ťažké drony alebo nákladné lietadlá bez pilota, by mohli byť v prevádzke do piatich rokov. Tieto lietadlá by boli ideálne pre logistické a doručovacie služby, čím by sa znížili emisie v sektore dopravy. Aj v prípade týchto menších aplikácií však pretrvávajú problémy. Kritický problém je hmotnosť, pretože ťažké batérie by mohli negovať výhody tohto bezemisného pohonného systému.

Ďalšou prekážkou je tepelný manažment. Plazmové motory vytvárajú extrémne teplo, ktoré môže časom poškodiť súčasti motora. Tangov tím skúma pokročilé materiály a chladiace systémy na zmiernenie týchto účinkov. Okrem toho je veľmi dôležité dosiahnuť stabilný a riadený ťah v rôznych letových podmienkach. Tím preto optimalizuje dynamiku prúdenia v ionizačnej komore, aby sa zabezpečil konzistentný výkon.

Zdroj: thebrighterside.news.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}