LeandroGCard escreveu:Gitirana escreveu:O MIT e os orgãos de Defesa dos USA estão estudando diversos projetos para viabilizar a propulsão iônica na atmosfera, isto até porque o caça Stealh a pesar de ser indivisível aos radares, pode ser atingido por misseis guiados pelo calor, a propulsão iônica nao gera calor. Em princípio seriam aviões de espionagem teleguiados.
Na verdade a propulsão iônica trabalha com plasmas ionizados, que em princípio são muito mais quentes do que os gases ejetados por qualquer motor a jato. Desta forma não é correto dizer que os motores iônicos não geram calor.
No entanto, pode-se ter esta impressão por dois motivos: Primeiro, que o material ionizado não entra em contato com as paredes do motor (ele é contido por campos magnéticos) e portanto o motor iônico não sofre o estresse térmico típico de um motor a jato ou foguete. E segundo, porque a quantidade de material com que os motores iônicos construídos até hoje trabalham é muitíssimo pequena, muito menos de uma grama por segundo, e assim mesmo que este material esteja a uma temperatura de muitos milhares de graus o calor que ele libera também é muito pequeno, e por isso seria mais difícil de detectar por um sensor IR do que o escapamento de uma turbina. Mas em compensação o empuxo destes motores também não chega ao dos menores aeromodelos
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Minha sugestão foi:
- Montar uma turbina com um arco voltaico em uma extremidade.
- Mecanicamente fazer as hastes do arco rodarem em alta velocidade até que pela ação da rotação se forme um disco voltaico.
- Fazer com que o disco voltaico passe por dentro da turbina, expulsando o ar.
- O disco voltaico passaria lentamente e iria acelerando até os limites elétricos.
Com os corretos ajustes de voltagem e velocidade esta turbina poderia criar uma propulsão, mais forte do que os motores a jato pro combustão.
Os princípios envolvidos seriam:
- Vento iônico.
- Vento magnético.
- Propulsão a jato.
A vantagem de uma turbina destas é que funcionaria tanto na atmosfera, como no vácuo. Um aeronave como esta turbina, conforme a altitude onde o ar fica mais rarefeito poderia atingir velocidades ainda maiores e o ar rarefeito seria comprimido na turbina pela ação da velocidade.
No vácuo na ausência da atmosfera a nuvem iônica ou elétrica continua repelindo, e para uma melhor aceleração pode ser incluir jatos de gás hidrogenio.
Sistemas como o descrito são os que eu imagino para as naves espaciais das minhas histórias de ficção científica. Mas existe um pequeno problema: As potências elétricas envolvidas precisariam ser absurdamente elevadas, muito maiores do que qualquer coisa que já tenha sido sequer tentado em um veículo. Isso não apenas exigiria que a tal aero/espaçonave estivesse ligada por um grosso cago a uma usina como Itaipú (
), como tornaria necessário desenvolver toda uma nova tecnologia de controle para correntes elétricas neste nível (pelo menos se fosse desejado um mínimo de controlabilidade para o veículo usando este tipo de propulsão).
Para se ter uma idéia, mesmo nos sistemas iônicos que possuem os níveis de impulso específicos mais elevados já imaginados (na faixa de 10.000 - os motores do ônibus espacial trabalham com "meros" 450) é requerida uma potência de 50KW para produzir cerca de 50 gramas de empuxo. Usando um sistema simples de arco voltaico o impulso específico será muitíssimo menor, talvez na faixa dos 1.000 ou 2.000, e serão necessários várias dezenas ou centenas de MW (a potência de um raio) para produzir o empuxo equivalente ao de um avião da Primeira Guerra Mundial.
Por isso acredito que não veremos aeronaves com propulsão a íon por algum tempo ainda
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Leandro G. Card
Leandro,
Lido com plasma e alta voltagem a mais de 25 anos. A frase que usei em relação ao calor bate com sua abordagem, pois o plasma até é usado para derreter metais. Já tive a infelicidade de ser atingido por descargas de 18kv de baixa potencia, queimou!
A abordagem que apresentei não requer alta potencia para promover empuxo embora seja necessário um teste de campo para mensurar o empuxo gerado. Note que uso um artificio que é usar o fluxo de um campo elétrico para mover o ar e não somente a intensidade do campo elétrico.
- O primeiro desafio é a geração do disco voltaico, pois a tendência é a geração de um arco simples, com um arco simples não vai funcionar, como os elétrons insistem em percorrer o caminho de menor resistência no ar, a tendência é usar o caminho ionizado mesmo que ele faça uma curva. Sendo assim seria necessário uma hélice na entrada para desfazer ou misturar este caminho ionizado no interior da turbina.
- A potencia teria que ser flutuante pois devido a humidade ou ionização atmosférica e resistência do ar se altera . A voltagem teria que se ajustar dinamicamente para o arco não desfazer.
- Já montei uma bobina de Tesla de 100kv, mas os componentes que usei aqueceram muito. Não era componente de primeira.
- Pretendo em 2014 retomar o projeto da Bobina Tesla com algo em torno de 100-200Kv, esta voltagem deve ser o suficiente para manter um arco pequeno em torno de 30-50 cm, terei que ver um melhor controle de aquecimento ou refrigeração.
- O maior desafio está no comutador. Um fio no centro de um tubo de PCV deverá agir como anodo, o catodo terá que girar em alta velocidade ficaria próximo da parede de PVC. Só a voltagem em alta frequência, já consegue gerar o efeito corona, mas é instável, acho que um sistema giratório poderia ser mais eficiente, mas o sistema baseado em efeito corona sem um sistema giratório não foi totalmente descartado.
- O desafio é manter a corona ou arco em disco de modo que isto crie um campo iônico estável ou como dito um embolo iônico.
- Depois de estabilizar o embolo Iônico o próximo passo é movê-lo por dentro da turbina.
- Se tiver um anel externo, o catodo rodando em alta velocidade, move-se ele ao longo da turbina, o campo caminhando expulsará o ar.
- Esse é o outro desafio, pois a intensidade da expulsão ou propulsão dependerá da coesão da corona.
- Essa corona ou arco precisaria ser acelerada lentamente através da turbina, e ai vem a outra questão, data uma determinada voltagem por exemplo 100kv numa turbina com diâmetro de 50 cm, numa rotação de catodo 10.000 RPM , qual o limite de velocidade que o projeto vai acelerar o ar dentro da turbina? É quase como se fosse um acelerador de partículas!
- A propulsão pode ser atingida por uma certa quantidade de ar em uma determinada velocidade ou apenas uma parte deste ar em altíssima velocidade, a aceleração iônica permite isto.
Vejo dois desafios:
- Testar qual a necessidade de potencia elétrica para um determinado empuxo para este projeto.
- A fonte de energia, mas entendo que se uma turbina desta ficar viável até motor de submarino nuclear poderia ser usado.
Um motor similar ao apresentado teria a característica de poder ser adaptado para funcionar na atmosfera e fora dela.
Para Aeronaves autônomas leves acho que o exercito Americano pretende algo mais a curto prazo para os próximos anos!
Nota como dizia Newton ir ao espaço é apenas uma questão de velocidade angular, a lua só não cai devido ao equilíbrio entre a gravidade e a velocidade angular. Na Atmosfera o atrito com o ar é o grande desafio pois gera super aquecimento, ou seja o objetivo é aumentar a velocidade gradualmente na medida que o ar vai ficando rarefeito inversamente oposto, na medida em que ar fica rarefeito a velocidade precisa aumentar para continuar usando a sustentação. A partir de uma determinada altitude próxima dos 100k a aeronave precisaria passar injetar gás no sistema e passar a usar a propulsão iônica de fato.
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