Самарские ученые открыли формулу плазменной аэродинамики

Группа ученых из Самарского филиала Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (СФ ФИАН) получила формулу моделирования ударных волн в газовой среде, что позволит внести существенный вклад в развитие новой науки – плазменной аэродинамики. 

• 
• На фото: Молевич Н.Е. на Третьей Европейской Конференции по Аэрокосмическим наукам. 3 EUCASS, Версаль, Франция, 2009г.

В настоящее время ученым необходимо детально разобраться в механизмах распространения и изменения ударной волны в неравновесных средах. Важнейшей прикладной задачей таких исследований является создание так называемой «плазменной оболочки» самолёта – включения в систему управления самолетом технологии искусственно создаваемого потока плазмы на крыле, которым можно управлять под воздействием магнитного поля, что позволит повысить эффективность аэродинамических характеристик летательных аппаратов.

Проводить подобные исследования лишь экспериментально – все равно, что пытаться наугад с завязанными глазами собрать космический корабль: слишком дорого и неэффективно. Поэтому на помощь экспериментаторам приходят физики-теоретики, чьи расчеты и математические модели задают общий тон и направление дальнейших исследований. Одной из таких групп физиков-теоретиков, работающих в тесной «связке» с прикладными исследованиями, является группа под руководством зав. теоретическим сектором СФ ФИАН, доктора физико-математических наук, профессора Молевич Нонны Евгеньевны.

«Эксперименты по обтеканию моделей сверхзвуковыми газоплазменными потоками довольно дороги, без теоретических оценок получается «метод тыка» и топтание на месте. Поэтому рассматривают более простые ситуации с ударными трубами. Предложенная нами простая модель акустически активного неравновесного газа пока единственная, которая качественно объясняет возможные причины ускорения ударной волны, уширения переходной области за фронтом, расщепления волны и образование ударноволновых импульсов. Замечу также, что эта модель удовлетворительно объяснила и экспериментально обнаруженное ранее при других режимах газоплазменных экспериментов усиление ударных и акустических волн.

    Мы впервые показали на простых моделях, что в неравновесной среде структура ударной волны действительно может сильно отличаться от равновесной. Получены стационарные волны четырёх типов: (1) ударные волны с возрастанием плотности и давления за разрывом, (2) волны с убыванием этих величин, (3) в форме автоволнового импульса, а также (4) в форме автоволны детонационного типа с ненулевой асимптотой. Показано, что эволюция волн малой амплитуды может быть для всех этих разных моделей неравновесной тепловыделяющей среды описана единым нелинейным уравнением», – рассказала Нонна Евгеньевна.

• 
• На фото: а) результаты численного моделирования расщепления фронта плоской ударной волны в неравновесной среде (2009г.); б) экспериментально полученные снимки ударной волны в работах А.И. Климова, ОИВТ РАН (2002 г.)

Совершенное открытие позволяет описывать поведение плазмы не только для летательных аппаратов будущего использующих плазму как "оболочку" для ускорения движения, но и описывает модель распространения плазмы после взрыва сверхновых звезд во вселенной.

• 
• Волокнистая структура ударных волн в межзвездном газе

/17.01.2013/  По материалам АНИ "ФИАН-Информ"

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.