MHD推进器(德国MHD推进器)原船夫的梦想2020-02-04 21:54:50
1961年，Rice W A基于液态金属电磁泵的工作原理，提出了电磁推进系统的设想，即磁流体推进系统，从而拉开了船舶磁流体推进研究的序幕。磁流体推进器利用海水中水流和磁场的相互作用力产生推力，推动船舶前进。因此，螺旋桨没有螺旋桨和操纵机构引起的振动和噪声，能满足船舶高速航行的要求，因此受到各国的广泛重视。此后，美国、日本、前苏联、中国等国家相继开展了MHD推进的研究。(注:文中“T”为特斯拉，1节=1.852 km/h)
磁流体推进器可以完美解决传统机械传动系统的振动和噪音问题。
磁流体推进器应用的基础研究经过Phillip O M和Doragh R A的早期理论研究，1966年，Way S研制出由恒定导体线圈组成的双缸电磁推进系统，并安装在EMS-1潜艇模型上进行试验。虽然螺旋桨磁场只有0.015T，船舶推进速度只有0.4m/s，但这是首次实现船舶的流体推进，意义重大。随后在1971年，中国第六机械工业部下属的701所和712所联合研制了磁场为0.075T的外磁流体推进器，安装在潜艇模型上，在船速约为0.62 m/s的水池中进行试验。
磁流体推进模型
MHD推进器面临的问题虽然这两次试验都证实了该船MHD推进的可行性，但试验船的磁场太弱，导致推力小，效率低。但学者们普遍认为，螺旋桨磁铁只有在几个立方通道内都能产生20T以上的磁场，才能达到实用的推进效率。以当时的技术水平，用恒定磁化器是不可能达到这么高的磁场的，只能用超导磁体。但当时超导磁体技术还不成熟，磁体的场强不高，达不到技术要求。结果，MHD推进的研究在60年代中期以后的10年里基本处于停滞状态。
MHD推进原理
为什么超导磁体可以解决MHD推进器效率低的问题？解决MHD推力器效率低的关键措施是增加推力器的磁通密度，产生更强的磁场。超导磁体之所以能产生更强的磁场，主要是因为用来 *** 磁体的线圈材料是完全导电的。线圈通电后，电流在其闭合回路中无衰减地流动，得到稳定的“永久磁场”。因为磁场中磁饱和没有极限，线圈没有电阻，所以强电流通过时没有焦耳热损失。所以理论上线圈的电流密度可以极高，磁场也可以极强。
使用超导磁体的磁流体推进器实物
随着超导技术的突破，MHD推力器迎来了新的活力。20世纪70年代，随着超导材料特别是高温超导材料的发展，磁体技术得到了很大的发展，使人们看到了磁流体推进的实用前景，并进行了一系列的实用化研究。1976年，日本神户商船大学的Yoshiro George等人首次将超导磁体用于MHD推进器，并研制出推力为0.607T和0.015N的MHD推进装置1979年，他们成功研制出磁场为2T、推力为15N的磁流体推进器。1992年，日本研制出世界上之一艘正式的全尺寸MHD推进试验船“Yamato-I”，磁场2T时船速达到5.3节，使MHD推进进入“新时代”。
大和号试验船
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作者:船夫之梦2020年2月4日
