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德国开发等离子发动机 燃料驱动的喷气发动机或成为过去

2017-06-05 综合媒体

离子发动机是太阳能电火箭发动机 三种类型中的一种,故而又将其称为太阳能电火箭。太阳能电火箭是正在发展中的新技术,属于非常规推进系统。它与普遍使用的液体火箭、固体火箭等化学火箭有所不同,是靠太阳能工作,而非化学能。化学火箭发动机的推进剂把化学能转变为热能,经过喷管的气动热力加速,再转化为喷射燃气流的动能来产生推力。而太阳能电火箭发动机的工作介质则是通过太阳能转换成的电能予以加热的方式或这种电能产生的静电场、电磁场的作用获得动能来实现反作用推进的。

福特应用PTWA新工艺拯救旧发动机

引擎是一辆汽车的核心,当引擎报废时意味着车辆也寿终正寝了。福特应用高科技等离子电弧工艺内壁喷涂技术(PTWA技术)结合新的可再生材料技术和轻量化 材料技术,让破损的旧引擎重新焕发生命。福特希望凭借这项技术延长车辆使用寿命,减少对环境的污染:翻新旧引擎的温室气体排放量是制造一台新引擎的一半。

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福特研究与先进工程院车辆技术与材料部门的经理Juergen Wesemann称,这项新工艺制程最初是为增强引擎性能表现设计的。PTWA汽车发动机气缸内壁喷涂技术(The Plasma Transferred Wired Arc,单丝旋转电弧)利用单丝旋转电弧技术在铝制发动机气缸内壁制备耐磨涂层。PTWA技术问世以来很快在福特、德国大众等汽车企业的高端车型上得到应用。

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利用热喷涂技术在铝制发动机气缸内壁制备耐磨涂层,从而取代铸铁衬套;使得发动机减重20%以上,降低发动机铸铝的废品率,减低发动机制造成本,减低气缸磨损,提供气功传热均匀性,提供发动机效率。而福特将该PTWA技术与新的材料技术结合,应用于翻新旧引擎的工艺中。的缸体曲轴内壁涂碰,经过翻新后这些旧引擎气缸内壁焕然一新,可继续重复使用,大幅提高了行驶里程,减少了对环境造成污染的气体排放量。

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等离子喷气发动机测试成功,时速达7万公里,可飞到太空边缘

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从轮船、汽车、火车、飞机到火箭,不管是在水里、地面、空中还是太空,我们所用的交通工具大都使用化石燃料,燃烧效率不高,还造成环境灾难,这让人类始终处于浅层次的宇宙原始文明中不能自拔。德国柏林技术大学首席研究员贝坎特·格克赛尔带领的一个研究团队,正在研发一种等离子喷气发动机,有望让我们摆脱原始推进方式的束缚,自由翱翔于高空甚至太空边缘。这种发动机无须化石燃料,即可将等离子喷流加速到20公里/秒,即72000公里/小时,目前已成功进行了微型版本的测试。

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等离子喷气发动机可以仅使用空气和电力,通过模拟核聚变反应堆或恒星,将气体在磁场中压缩并激发成炽热的电离状态,用电场力从发动机后部高速喷出以推动飞行器前进。此前这项技术还仅限于实验室研究,主要目的用于太空真空环境里小型卫星和航天器的姿态调整等小范围移动。

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格克赛尔的团队希望将其用在大气层里,让飞行器使用干净能源,可以在50公里以上的高度飞行,降低商业航班的营运成本。研究人员为此使用了类似脉冲爆震内燃机的技术,利用纳秒级的快速放电来启动推进混合物,大大超过了标准燃油发动机的燃烧效率。脉冲爆震发动机是一种利用脉冲式爆震波产生的高温、高压燃气来产生推力的新概念发动机。

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看起来非常美好不是?不过两个还有巨大的障碍横亘在科学家们面前,一是目前的测试机只是一个80毫米长的微型等离子推进器,需要10000台才能驱动一架标准尺寸的商业飞机,格克赛尔的团队下一步打算先用100到1000个来驱动一艘较小的飞艇或飞机。而最大的问题则是电力问题,即使微型机也耗电巨大,成百上千个则需要一个小型发电厂来供电,不可能搭载在现在的飞机上。

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格克赛尔希望未来用微型聚变反应堆为等离子喷气发动机供电,当然这还得等到该项技术突破后才行,另外可能的选择还有太阳能电池板或无线电供电,总之都还遥遥无期。不过在科幻电影里,我们早已见识了这种等离子发动机,喷射着蓝色火焰,在太空里自由地飞翔。相信总有一天,我们会借助这种技术冲出地球,寻找理想的外星家园。

徐德文
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