Современное состояние и потенциальные возможности аэродинамических труб с МГД-ускорением

Начало работ по созданию гиперзвуковых аэродинамических труб с МГД-ускорителем газа относится к концу 50-х годов нашего столетия, когда стала ясной ограниченность применения гиперзвуковых аэродинамических труб классического типа, использующих для ускорения газа принцип адиабатического расширения. Была разработана принципиальная схема такой трубы, состоящей из источника проводящего газа (электродуговой нагреватель, область за отраженной ударной волной, камера высокого давления импульсной аэродинамической трубы и др.), системы подвода присадки легкоионизируемых элементов ($\mathrm{K}$, $\mathrm{Na}$, $\mathrm{Cs}$ и их соединений), первичного сверхзвукового сопла с числом Маха $\mathrm{M}\simeq1.6-3.0$, собственно канала МГД-ускорителя, вторичного сопла, рабочей части и системы выхлопа газа. В США эти исследования проводились в центре Лэнгли NASA, AEDC, General Electric, в России – ЦАГИ. Отдельные работы были выполнены во Франции в ONERA, в Германии. В данном обзоре анализируются различные конструктивные решения собственно МГД-канала, систем подачи присадки, систем электропитания и создания магнитного поля, сопоставляются методики проведения испытаний, получения и обработки экспериментов. Отмечаются трудности, с которыми пришлось столкнуться исследователям, и причины, приведшие к прекращению работ в США практически во всех центрах одновременно. Указывается, что в России, в отличие от США, был выполнен значительно больший объем работ по исследованию физики горения разряда в потоках газа при числах $\mathrm{M}=0-4.5$ как при наличии магнитного поля, так и без него. Приводятся сведения о характере распределения токов по электродам, движении микродуговых разрядов, отрыве пограничного слоя, величине тепловых потоков при параметрах потока, соответствующих МГД-ускорителю. Даны основные характеристики гиперзвуковой аэродинамической трубы ЦАГИ и результаты ее использования для решения практических задач аэродинамики. Приводятся также результаты исследования высокоэнтальпийного МГД-генератора, в котором в качестве рабочего тела используется поток из МГД-ускорителя. Показано преимущество использования установок с МГД-ускорителем газа при решении проблем создания и испытания гиперзвуковых воздушно-реактивных двигателей (ГПВРД) для трансатмосферных летательных аппаратов, приводится информация о возможных параметрах (газодинамических и электродинамических) таких установок и их схемных решениях. Дан перечень основных проблем, которые необходимо решить при создании гиперзвуковых установок с МГД-ускорителем газа.