Ovnis, propulsion électromagnétique et énergies alternatives


Ovnis, propulsion électromagnétique
& énergies alternatives 

C.P. Kouropoulos

kouros@ovni.ch



Trois méthodes électrodynamiques

Selon le principe bien établi des forces de Laplace et de Coulomb. Les plus prometteuses exploitent l’hyperpolarisabilité diélectrique de l’air excité près du seuil d’ionisation et l’électrocondensation de l’eau. Toutes exigent dans leur mise en œuvre efficace, un unique procédé: l’ionisation ou seulement l’excitation des gaz par des avalanches d’électrons induites par de brèves et intenses impulsions ou gradients de champs électriques. L’EHD se distingue par sa simplicité et son efficacité, du fait de son action sur les immenses masses d’air à l’intérieur de l’onde de choc toute entière et même son extension artificielle et par la synergie de nombreux effets propulsifs. L’effet de Hall convertit les systèmes EHD pour fonctionner dans l’ionosphère aux nombres de Mach élevés.

1/ La Magnétohydrodynamique ou MHD

      Il s’agit d’accélérer un fluide conducteur par la force de Laplace F = J x B, perpendiculairement à un courant et à un champ magnétique. L’un des problèmes, c’est la puissance dissipée P = RJ2. C’est-à-dire que si la force F est linéairement proportionnelle à l’intensité du champ B et au courant J, la dissipation, elle, est quadratique en ce dernier. Voici donc les domaines où la MHD excelle:

-        Convertisseurs électromécaniques utilisant un métal liquide, conducteur exceptionnel. L’idéal, c’est le sodium liquide, de faible densité, et donc de faible inertie. Le rendement atteint 85%. Deux exemples connus sont les pompes du système de refroidissement au sodium du regretté Superphénix, et un prototype de moteur à explosion ultra-compact dont l’énergie est instantanément convertie en électricité. Plus de vilebrequin, ni de transmission mécanique, de boîte de vitesse ou d’alternateur: le piston déplace directement le sodium, dont des aimants permanents au Fer-Néodyme convertissent directement l’énergie cinétique en électricité. Ce générateur ultra-léger et compact fonctionne au régime optimal, car sa dynamique peut être entièrement contrôlée par un microprocesseur. Une partie de l’énergie est dissipée en turbulence et dans l’électrode. Principaux inconvénients: la température de fonctionnement et le risque d’incendie. Manifestement, le rendement et la fiabilité d’un moteur similaire à bobinages sont potentiellement supérieurs.

-        Le jour où nous maîtriserons la fusion thermonucléaire dans des plasmas de très haute température (~150 Millions de °K), la MHD sera la méthode idéale de conversion de leur énergie en électricité. Ce jour semble lointain, pour l’instant. Toutefois il existe déjà des sources d’énergie susceptibles de tirer profit d’un tel système.

-        Guidage de rentrée ionosphérique par aérofrein magnétique. Vraisemblablement testé dans les missiles balistiques à têtes simples ou multiples dès les années 1970. Des essais pourraient avoir induit des observations d’Ovnis assez spectaculaires (essaims de boules lumineuses capables de changer indépendamment de directions) dont l’étude justifie un organisme tel que le SEPRA. Il existe une version naturelle, tout aussi spectaculaire de ce phénomène: la rentrée et fragmentation d’un météorite ferreux magnétisé (songer à une forme irrégulière tournant, ricochant, magnétisée de façon désaxée et se fragmentant de façon aléatoire).

 

Voici des domaines où la MHD est envisageable, avec un rendement médiocre que compensent toutefois des avantages:

-        Accélération dans l’eau de mer, comme pour le sous-marin nucléaire du film Octobre Rouge. Les problèmes majeurs sont la dissipation ohmique de l’eau salée (~5W-m), et électrochimique au-dessus de 1.5Volts, qui aboutit surtout à électrolyser l’eau. Le rendement atteint néanmoins 50% (soit 50% de chaleur dissipée en propulsion, qu’il faut tempérer par le rendement du cycle d’alimentation). L’avantage recherché est le silence des sous-marins nucléaires stratégiques.

-        Accélération d’une torpille sous-marine à supercavitation, se déplaçant dans une bulle essentiellement produite par l’éjection près de la pointe des gaz d’un générateur chimique. L’électrolyse de l’eau contribuerait, sur la surface intérieure de la bulle, à la supercavitation, tandis que l’hydrogène et l’oxygène produits y seraient brûlés, contribuant à maintenir la pression. L’énergie électrique est produite électrochimiquement par une turbine ou par combustion d’Aluminium dans l’eau, les gaz étant éjectés à l’avant. L’engin n’est supposé fonctionner que quelques dizaines de secondes. Les vitesses atteintes seraient de centaines de Km/h. La méthode serait applicable à un mini sous-marin d’attaque, mais vraisemblablement sur des temps limités, en analogie avec la post-combustion des chasseurs supersoniques.

-        Accélération ou freinage d’un satellite dans l’ionosphère, grâce à un câble conducteur isolé sur sa longueur et tendu dans le champ ambiant, vers le haut par la force centrifuge. Le freinage convertit l’énergie cinétique du satellite en électricité. L’idée, en tant que système de propulsion, est d’économiser le dernier étage de mise sur orbite haute en se servant de l’énergie de panneaux solaires durant plusieurs mois. En tant que moyen de freinage, un système analogue se révélerait utile pour des missions interplanétaires, un champ magnétique artificiel autour du véhicule complétant le champ naturel. Le désavantage, en mode propulsif, est la ténuité et la résistance du plasma ionosphérique. L’avantage est une énergie ambiante inépuisable pour un tel système, celle du Soleil dans le voisinage terrestre. Pour l’instant, les tentatives faites dans ce sens ont échoué: le câble déroulé depuis la navette spatiale s’était rompu, et un satellite lancé auparavant n’avait pu dérouler le sien. Mais en principe, ces difficultés peuvent être surmontées.

-        Convertisseur de flux aérodynamique en puissance électrique. L’ionisation à cascades électroniques le long des lignes de flux représente une puissance modeste, de quelques kilowatts. Le rendement atteint 25% à Mach 3 et 13% à Mach 8. Peut être utile en tant que générateur capable de fournir des mégawatts, mais pose de nombreux problèmes, notamment de poids, d’échauffement des flux et des composants qui rendent son utilisation délicate, voire difficile pour le freinage des flux en amont d’un statoréacteur. Néanmoins, une utilisation modérée ferait la différence qui permet à un statoréacteur de fonctionner en hypersonique.

-        Contrôle ponctuel des flux aérodynamiques sur des régions critiques à haute altitude où une densité élevée de force est désirable. L’effet de Hall étend le champ d’application aux volumes importants, surtout à haute altitude et nombres de Mach élevés, mais est généralement considéré comme participant de la propulsion électrique.

 

Et ceux où la MHD s’est révélée décevante:

-        En tant que premier étage de conversion directe d’une centrale thermique, pour en augmenter le rendement. Même l’Hélium, gaz idéal, à ~2200°K, ensemencé de Potassium ou de Césium (toxique et cher) et ionisé à moins de 1% a encore une résistance de ~10W-m, et il y a la turbulence du plasma et l’érosion des électrodes. L’efficacité du convertisseur MHD atteint 25%, ce qui permet de porter celle, globale du cycle, de 40% à 55%. On préfère ceux utilisant un métal liquide et un changement de phase. En pratique, l’utilisation de turbines à gaz à haute température se révèle plus simple.

-        En tant que propulseur atmosphérique principal. Là, les rendements sont désastreux et la dissipation catastrophique aux basses altitudes. Il faut tout d’abord ioniser l’air, ce qui représente une dépense énergétique relativement modeste avec des cascades électroniques. À poussée égale, la dissipation MHD évolue comme le carré inverse du champ, qui gagnera à être aussi élevé que possible. Les électroaimants les plus puissants dont nous disposons, les supraconducteurs au Niobium-Titane ou au diborure de Magnésium récemment découvert, plus léger, économique et facile à usiner, cryogéniquement refroidis, fournissent moins de 16 Teslas dans les zones utiles (quoique le record du champ critique à la surface du câble ait récemment atteint 30T pour le diborure, et plus encore pour certaines substances pour l’instant inutilisables industriellement). Un calcul élémentaire montre que pour produire une tonne de poussée sur une nappe de courant de 1 mètre sous 16 T, il faut 625 Ampères. La dissipation sera donc de R x 0.39MW, où R dépend de la température du plasma et de la pression. Un turboréacteur typique produit 600Kg de poussée avec 1MW.  À très basse pression ou haute altitude, les paramètres d’un tel système couplé à un statoréacteur ou une fusée lui permettent de figurer dans la catégorie précédente. Toutefois, dans le domaine de la propulsion primaire, il semble bien plus judicieux, vu la perte de rendement, la complexité et le coût, d’utiliser directement la sortie des gaz!

      Pour des champs plus importants en continu, l’aimant cryogénique s’impose. Le plus puissant jamais construit le fut à Los Alamos à la fin des années 1990, et atteignait 60 Teslas. Il occupait une salle entière et était conçu pour résister à mille mises sous tension. Au bout de 80 essais, il explosa, et fit voler en éclats le plafond du bâtiment avec lui. Heureusement, personne ne se trouvait à proximité et il n’y eut ni morts ni blessés. À savoir que les câbles transportant plusieurs millions d’Ampères tendent à imploser sur eux-mêmes, leurs spires au sein d’un solénoïde éventuel à se coller les unes aux autres, tout assemblage de telles spires à exploser en s’écartant de l’axe central et que les meilleurs matériaux ne permettent un fonctionnement sûr que jusqu’à 40 Teslas. Le rendement peut dépasser l’efficacité d’une turbine à 30Km d’altitude. Toutefois, ni l’aimant supraconducteur à 12 Teslas ni le cryogénique de 40 Teslas ne sont une mince affaire: ce sont des appareils extrêmement lourds, massifs, encombrants, construits pour résister aux contraintes immenses auxquelles les soumet leur champ interne et isolés des moindres vibrations afin d’éviter toute brisure de leurs matériaux fragiles aux basses températures, sans compter la nécessité de refroidir en continu leur fluide cryogénique, ce qui nécessite une machinerie supplémentaire à haut débit. En mode pulsé et même continu pour un véhicule soumis à des contraintes, les vibrations mécaniques rendraient le tout encore plus dangereux, menaçant d’exploser en vol sans préavis. Quant aux aimants à compression explosive de flux, ils s’autodétruisent et ne permettent qu’une seule impulsion, certes gigantesque.

Macheret, Shneider & Miles, Modeling of Air Plasma Generation by Repetitive High-Voltage Nanosecond Pulses; IEEE Trans Plasm Sci V30 N3, June 2002. Étudie aussi l’ionisation par cascades électroniques induites par de courtes impulsions de champs électriques, un sujet crucial en EHD et EMHD.

     Dans l’air à 1 atm, la dissipation JE vaut 32GW/m3, et la force 12.6 tonnes/m3 par Tesla, ce qui exclut la MHD pour tout véhicule réaliste dans la basse atmosphère (sous 10 Teslas, 12.6 tonnes de poussée exigeraient deux grandes centrales nucléaires!). À 30Km d’altitude, sous 10 Torrs et à 2000°K (admettons un plasma bi-température), on dissiperait 60MW pour 1.45 tonnes/m3 de poussée par Tesla, ce qui, pour le contrôle des flux à très haute altitude, devient intéressant au-delà de quelques Teslas s’il est passif, d’une dizaine de Teslas s’il est actif et de 40 Teslas pour la propulsion. La dernière option semble au-delà de nos possibilités, ainsi que l’usage par trop extensif de la seconde.

 

      Pour toutes ces raisons, je pense que la MHD en aéronautique ferait appel à la supraconductivité, limitée à une dizaine de Teslas. De plus, la zone accélératrice à champs et courants intenses sera extrêmement limitée, et on sait qu’il vaut mieux accélérer faiblement de grands volumes de gaz que fortement de faibles flux, ce qui rend le procédé intrinsèquement inefficace en tant que propulseur primaire.

 

      Ajoutons encore les problèmes de migration d’une décharge continue vers les zones de moindre magnétisation, les moins avantageuses, ce qui exige néanmoins une géométrie particulière ou un fonctionnement HF, et la fameuse instabilité de Vélikhov.

      Il y a encore la possibilité de former puis d’éjecter des plasmoïdes intensément magnétisés en focalisant des micro-ondes circulairement polarisées, ou à polarisation linéaire tournante par l’Effet Faraday Inverse, puis en leur appliquant un fort courant transverse, mais la dissipation thermique est alors considérable, puisqu’il faut commencer par former le plasmoïde (ionisation totale), puis y créer deux courants, l’un en tourbillon pour le champ et l’autre transverse pour l’accélération, tous deux dissipateurs.

      Si la MHD n’était utilisée que pour freiner l’air en amont des entrées d’air des turbines d’un appareil hypersonique, les contraintes seraient moins sévères. Néanmoins, il faut tout de même commencer par ioniser l’air, puis le freiner par MHD. Se pose alors le problème de son échauffement, puisqu’en bonne part, du moins jusqu’à 80 Teslas, l’énergie du freinage y est essentiellement exprimée thermiquement et qu’il est simultanément comprimé. Peut-être le Dr Jean-Pierre Petit connaît-il la recette magique qui permettrait, sur quelques mètres, d’ioniser, de freiner et donc de comprimer de l’air par MHD (la partie facile, mais le freinage et la compression impliquent un échauffement substantiel), de façon à ce que le résultat soit de l’air assez frais pour alimenter une turbine avec un rendement acceptable? J’ai de sérieux doutes à ce sujet.

 

 

L’axiome fondamental de la haute technologie

      Explique pourquoi les avions civils ne sont pas tous supersoniques depuis les années 1970, tandis que le gyroptère Heller n’a pas supplanté le scooter, que l’ingénieuse trottinette gyroscopique de Nick Kamen contrôlée par microprocesseurs restera une curiosité onéreuse vis-à-vis de la bicyclette, et que seuls quelques fous s’achètent le dernier microprocesseur en payant le double d’un modèle de performance légèrement moindre :

« À défaut de grives, on se contentera de merles »**

Mais quels merles !

 

 

2/ L’Électromagnétohydrodynamique, solution ingénieuse au problème de la propulsion aérospatiale?

      En faisant tourner la polarisation électrique D, on met en rotation autour d’eux-mêmes des dipôles, crée un courant de déplacement JD=∂tD qui permet une force de Lorentz unidirectionnelle: à deux phases du cycle dans un champ magnétique perpendiculaire à l’orbite et oscillant à la même fréquence, ou bien sur tout le cycle si le champ magnétique tourne avec D. L’accélération résulte de la rotation des dipôles réels des atomes ou molécules polarisés. Quid de ceux, virtuels, du vide?

      L’EMHD, conséquence des équations de Maxwell,  F = dA = (E,B), G=*d*A = (D,H), d= 0, dG = J, et des forces F = J^F , engendre la sienne sur le courant de déplacement JD = tD, considéré ici comme un véritable micro-courant, à passer à droite dans dG=J, ce que confirme l’expérience des Walker. En principe, le raisonnement s’appliquerait au vide polarisable, que le Dr Jack Sarfatti comprend comme le macro-état cohérent (classique) de paires électron-positron intervenant dans les équations de Maxwell, coexistant avec le fluide stochastique de l’électrodynamique quantique. En vertu de la troisième loi de Newton, il en résulterait un échange d’impulsion avec le vide, indépendant de la masse des paires virtuelles. Pour que l’énergie et l’impulsion visibles soient conservées, le courant accéléré doit être lié à l’espace et aux masses dominantes du système gravitationnel local qui le courbent. Le lien peut être indirect: le potentiel Machien retardé de l’Univers passé serait responsable de la seconde loi de Newton F=ma, tandis que sa contrepartie avancée aurait pour conséquence radiative la troisième loi, de l’égalité de l’action et de la réaction, en agissant rétroactivement, à travers la perturbation universelle virtuelle future, sur les masses voisines du quadrupôle perturbé du système gravitationnel local, ainsi qu’esquissé ici. Dans une onde électromagnétique stationnaire, la direction de la force résultante alterne et une poussée orientée exige une configuration asymétrique.

      Avantages de l’EMHD: la rotation à fréquence constante des dipôles est quasi indépendante de leur vitesse de translation, dans toutes les configurations. Les paramètres de fonctionnement sont moins critiques qu’en MHD. Pas besoin d’ioniser, pas de plasma, pas de décharge et donc pas de migration ou de risque de rupture de celle-ci, d’érosion des électrodes, ni de turbulences, d’instabilité de Vélikhov ou de dissipation ohmique. De plus les volumes accélérateurs sont étendus, ce qui autorise des rendements optimaux.

      Précisons que la dissipation ohmique dans un plasma a de nombreuses causes: collisions électrons-ions, électrons-neutres, turbulence hydrodynamique, ondes de plasma électroniques, ioniques, hybrides supérieures et inférieures, instabilité cyclotron, ondes de Bernstein, ondes d’Alfven, atténuation de Landau, instabilité de Helmholtz, j’en passe et des meilleures. En clair, cela signifie que si vous créez une décharge électrique, l’énergie se dissipera essentiellement en un Zoo de vibrations exotiques : son, lumière, chaleur et ondes radio, dont aucune ne contribue à la propulsion recherchée. Pour vaincre la seule instabilité de Vélikhov, JPP dut irradier ses plasmas de très basse pression d’Hélium-Argon, mélange idéal car composé de gaz inertes monoatomiques faciles à ioniser, de quantités de micro-ondes pour les sur-ioniser. Cela revient à tuer les oscillations indésirables en augmentant la dissipation ohmique électron-ion d’ensemble, mais de façon spatialement homogène. À haute pression et dans l’atmosphère, le bilan énergétique serait désastreux. (Il faudrait encore ajouter l’énergie perdue à faire vibrer et tourner au hasard les dipôles de O2 ou de N2, celle convertie en rayonnement, plus celle dissipée dans des réactions chimiques indésirables genre production et dissociation d’ozone, de NO3, de NO-) Peut-être que les décharges brèves et de très haute intensité évitent certains de ces pièges grâce à leur cohérence? Mais une telle décharge va, sous forme d’étincelles, ioniser et éjecter le matériau même de l’électrode, qui va rapidement se dégrader, l’un des problèmes majeurs dans les convertisseurs MHD. Je considère donc optimiste l’estimation de JPP, selon laquelle il faudrait mettre au travail un millier de spécialistes de haut niveau pour faire sauter de force ces ‘verrous technologiques’, notion qui me fait songer à l’approche bureaucratique préconisée pour la fusion thermonucléaire à tokamak. L’EMHD résout élégamment ces problèmes... en les contournant!

      Revenons à nos dipôles tournants et à la force de Lorentz. La vitesse instantanée des charges + et - est opposée, mais leur vecteur courant toujours parallèle est proportionnel à la fréquence. Dans un diélectrique soumis à un champ tournant extérieur proche, le courant virtuel matériel Jdiél = w (er-1)eoE, selon le schéma:

Pour un champ électrique linéaire sinusoïdal, considérer une équipartition de dipôles tournant dans les deux directions, ce qui donne un courant de déplacement colinéaire, temporellement déphasé de 90°.
L’idée s’applique-t-elle aux dipôles virtuels du vide?

      Le moment dipolaire induit sera d’autant plus grand que le champ électrique variable sera intense et les molécules excitées, sans toutefois aller jusqu’au plasma conducteur. En effet, la polarisabilité électrique d’un atome gazeux est infinitésimale mais augmente comme la sixième puissance du nombre quantique principal n, avec le volume de l’atome ou le cube du rayon, proportionnel au carré de n. Avec n = 10, le diamètre d’un atome se multiplie par 100 et sa polarisabilité par un million! Exciter ainsi un gaz demande une énergie de deux ordres de grandeur moindre que pour le convertir en plasma conducteur et le maintenir en l’état, sans compter l’absence de dissipation ohmique, à condition que les champs restent au-dessous du seuil d’ionisation. Si la durée de vie de l’air ionisé est courte, celle du gaz fortement excité est assez longue pour l’accélérer. Une part de l’excitation est fournie par le champ accélérateur lui-même, l’autre par des avalanches d’électrons produites par d’intenses impulsions électriques de micro-ondes ultra brèves, la méthode la plus efficace. Le rayonnement restitué lors de la désexcitation peut être récupéré pour être réinjecté en amont. Quant à la poussée, elle est proportionnelle à l’intensité du champ magnétique, à la fréquence et, en raison du moment dipolaire induit par l’excitation, à une puissance du champ électrique. Le rendement est supérieur à celui des meilleures turbines, surtout aux hautes altitudes.

      Dans ce qui précède, les atomes géants de Rygberg sont purement coulombiens. Dans un plasma, la résistance aurait, entre autres, un terme 5kT/2 proportionnel à la température et dû aux collisions thermiques. En présence d’un champ magnétique selon z, d’un courant transverse selon y et d’un flux ou accélération vers x, la conductivité de ce plasma, son inverse, aurait le multiplicateur matriciel

avec w = eB/m la pulsation cyclotron et t = l/v le temps moyen entre collisions (électrons-ions ou ions-ions), où l  est le libre parcours moyen, inversement proportionnel à la pression, et v la vitesse moyenne. Un plasma fortement magnétisé où le paramètre de Hall wt  >>1 pour les électrons et les ions se comporte comme un diélectrique hyperpolarisable perpendiculairement au champ, dont l’orbitale des « atomes géants » est confinée par le champ magnétique. Pour minimiser la dissipation, on gagnera à ce que la température des ions soit basse, c’est-à-dire à avoir un plasma bi-température. Pour que wt  soit grand, les intensités magnétiques sont généralement considérables, surtout à pression atmosphérique. Et on peut combiner le confinement magnétique au coulombien des atomes, afin d’augmenter la résistance diélectrique des gaz fortement excités avec des champs magnétiques dont la forte intensité décroîtra de concert avec la pression. Celle-ci est un autre facteur augmentant le champ-limite E ou résistance diélectrique dans un milieu gazeux. Finalement, se pose la question de savoir comment exciter les atomes. Outre les cascades d’électrons par impulsions de micro-ondes intenses ultra-brèves, il y a la dynamique de la combustion, ou les réactions impliquant des pico-molécules exotiques d’hydrogène à orbitales nucléaires.

       La résistance diélectrique augmente donc transversalement à un champ magnétique hyperintense de concert avec lui. Pour tirer profit du phénomène, un champ oscillant B sera additionné d’une composante B continue de façon à ne plus s’annuler quand le champ électrique qu’il induit, temporellement déphasé de 90°, atteint son maximum et menace de créer des décharges; cela va déplacer l’essentiel de la force sur une seule moitié du cycle. L’idée s’applique aux plasmas transversalement figés en diélectriques par un biais magnétique hyperintense, pour l’instant au delà de nos possibilités. Les décharges étant hautement non linéaires, car impliquant des avalanches électroniques, le biais magnétique n’a besoin que d’atteindre le régime de Hall des électrons pour empêcher un gaz excité de devenir plasma. Le procédé s’applique aux propulseurs purement magnétiques, comme la spire oscillante décrite plus bas, ou bien aux schémas à champ électrique additionnel, perpendiculaire au champ magnétique et synchrone, ainsi qu’illustré plus haut ou bien en bas de cette section, à condition de disposer de champs assez intenses, que l’altitude rend plus abordable, puisque  t, le temps moyen entre collisions, est inversement proportionnel à la pression. Si l’on réalisait la supraconductivité à plasmons imaginée par le prof Auguste Meessen, l’une de ses applications à l’EMHD serait l’antenne plane spirale, qui fournit le champ électrique transverse de l’onde axiale circulairement polarisée et le dipôle magnétique oscillant hyperintense de l’onde transverse... additionné de l’indispensable biais continu. L’anneau supraconducteur entourant la spirale confine l’énergie électromagnétique du dipôle magnétique axial oscillant et contribue au biais magnétique, hors duquel l’onde ionise l’air, ce qui, de concert avec la baisse soudaine de l’indice de réfraction au-delà, la confine. La force propulsive est parallèle à son plan et dirigée par le déphasage des deux ondes. Près de la source oscillante intense et biaisée, une zone super-diélectrique EMHD ; plus loin une zone de Hall négativement chargée et à conduction ionique ; autour, un plasma traditionnel qui pourrait recevoir la charge positive de la précédente, puis enfin l’extérieur en EMHD à champ résiduel faible.

       Enfin, conséquence intéressante du tenseur de conductivité : quand le paramètre de Hall wt est grand pour les électrons seulement, un champ électrique le long de la vitesse vx du fluide conducteur induit un courant de Hall Jy accélérateur, car chargé, en présence d’un champ magnétique Bz. Le convertisseur de Hall exige que Jy se boucle sur lui-même (Ey~0), ce qui est le cas pour tout champ radial, ou normal à une surface de révolution. Quand la vitesse, le champ longitudinal, le paramètre de Hall électronique sont élevés et la pression très basse, l’efficacité atteint 65%. Pourquoi? Parce que le champ magnétique confine les électrons à orbiter dans une sorte de ceinture de Van Allen qui sert de cathode virtuelle, ce qui permet de n’accélérer que les ions, contrairement à l’accélérateur MHD à force de Laplace ou à EHD purement électrostatique. Pas de décharge transverse, de migration, de turbulence de celle-ci ou d’érosion des électrodes. Voilà la Rolls de la propulsion électrodynamique. Et maintenant, revenons à nos moutons.

       L’électro-condensation est une source accrue d’efficacité en EMHD atmosphérique, puisque les gouttelettes d’eau ont à la fois une masse et une polarisabilité importantes au-delà de la taille ferroélectrique critique de 50m.

      Avantages de l’EMHD: le silence, l’efficacité, la possibilité de fonctionner sur une très large plage de vitesses et d’altitudes en modifiant les paramètres peu critiques de fonctionnement (fréquence, intensité des champs et du rayonnement d’excitation). La source d’alimentation électrique peut être un réacteur thermonucléaire ou une turbine.

 

      Propulseur à champs proches, purement magnétique: le courant (violet) oscillant du câble crée un champ de force. Dans le cas de l’environnement purement diélectrique de l’EMHD, le courant de déplacement associé au champ induit (JD=∂tD = w2(er-1)eoA) est synchrone et parallèle à celui du câble; le champ de force s’y dirigera (centrifuge à l’intérieur d’une spire ou d’un solénoïde, centripète à l’extérieur, vers la normale d’une surface parcourue par une nappe de courant). Quand l’air s’ionise, il forme un secondaire doué d’inductance et de résistance. S’il a une épaisseur grande relativement à la longueur de pénétration, alors le courant induit s’oppose au courant inducteur et le champ de forces éloigne les éléments de courant induit du câble. On est alors en MHD oscillante. En général, un conducteur parcouru par un courant oscillant intense sera attractif sans pertes (EMHD) jusqu’à une certaine distance, répulsif et dissipatif en deçà (courants de Foucault).

      En l’entourant d’un conducteur hémisphérique, on obtient une ligne de transmission résonante dont on dirige la force des ventres vers l’ouverture. (Tenir compte de la résistance mécanique du câble, de son réflecteur et de leur lien diélectrique!) S’adapte à l’aspiration/compression en amont d’entrées d’air et à son éjection en aval une fois ionisé. Tubulaire, la spire isole l’hélium liquide qui la parcourt intérieurement des champs intenses en surface. La région à champs élevés sera un diélectrique difficile à dissocier et à ioniser. Mode EMHD typique à pression P [atm] :  er >>1, B = 2E/rw ~ 2T P/r , f = 480KHz, E ~ P 3MV/m. Densité de courant et de force : J = w (er-1)eoE = 80P(er -1)A/m3, F = 2(er-1)eoE2/r = (er -1)(P2/r)8.13Kg/m3, qui ne dépend que du rayon r, du seuil d’ionisation E, au-delà duquel on travaille en MHD, et de er  qui augmente substantiellement à son voisinage. Le champ-limite E est quasiment proportionnel à la pression P. Avec une forte surpression locale dès une certaine vitesse, la densité de force augmente sensiblement en EMHD atmosphérique, d’autant plus quand er  augmente, ce qui est possible en considérant, à l’instar de James Cox, précurseur de l’EMHD, l’hyperpolarisabilité des atomes de Rydberg géants induite par avalanches électroniques, dont les conséquences sont la remarquable efficacité EHD des lifters, inexplicable par le seul vent ionique, la lumière lente et même la foudre en boule. En mode MHD la poussée, certes garantie, dissipe monstrueusement, surtout à basse altitude. Avec un champ hyperintense biaisé, l’effet proche serait purement attractif, et le plasma figé devrait être éjecté à travers un blindage magnétique. Plus loin, zone de Hall, puis à plasma conducteur, puis EMHD diélectrique à champs faibles. Les biais réalisables en régime de Hall permettraient néanmoins d’augmenter substantiellement le champ limite E.

      Les champs proches conviennent à l’EMHD en eau douce, qui possède à la fois un champ E élevé et  er ~ 80 aux basses fréquences uniquement.

Par EMHD, l’anneau médian inducteur HF aspire l’air en amont, le comprime contre lui entre les fentes qui l’entourent. Autour, un anneau secondaire passif; à l’intérieur, la cloche protectrice, tous deux supraconducteurs qui concentrent et confinent le champ. Une fois l’air comprimé autour de la partie supérieure de l’anneau, il s’ionise sur la partie inférieure par combustion/ensemencement et est refoulé à cause des courants de Foucault qui le parcourent. Dans l’eau douce, celle aspirée en haut est rendue conductrice sous l’anneau par injection d’électrolyte. Le facteur 1/r rend le concept adapté à l’entrée d’air d'un statoréacteur.

 

      Et on peut utiliser une succession de champs magnétiques et électriques parallèles et tournants, pointant alternativement hors et vers une surface en mouvement de laquelle ils émanent. Ici, les dipôles ‘roulent’ stationnaires dans le plan du dessin, orientés le long du champ magnétique (et électrique) qui défile. La force de Lorentz s’exerce vers le fond. Les atomes surexcités non seulement sont super-polarisables électriquement, mais magnétiquement, du fait de leurs nombreuses couches internes à moitié vides, du moment magnétique intrinsèque des électrons et même d’EVs orbitaux; de fait les atomes vont prendre la forme de tourbillons magnétiques fortement dipolaires. Le fluide va acquérir les propriétés particulières d’un ferroélectrique et d’un ferromagnétique extrême, une vitesse de la lumière et une agitation thermique aléatoire abaissées, une viscosité interne, une cohésion et donc une accélération accrues. Si les lignes du champ électrique induit, en bleu ciel dans le plan horizontal, sont potentiellement déstabilisatrices et induisent un couple tourbillonnant transverse, oscillant d’un sens à l’autre sur la trajectoire illustrée, la résultante en est nulle. Ensemble, les champs électriques induit et statique contribuent à exciter le fluide. Les problèmes sont la résistance mécanique de tels assemblages d’aimants, leur poids, leur coût et les fréquences limitées à quelques dizaines de KHz.

      Version HF à serpentins supraconducteurs et électrodes HT en squelette de poisson. Seuls les champs avancent et la force verticale coïncide des deux côtés de la chenille si les deux faces des électrodes ont même polarité. Dans un milieu conducteur, on alimente en continu l’un des serpentins et les électrodes qui s’y trouvent, en tant qu’accélérateur MHD. Sous les mêmes conditions, la force est verticale et parallèle des deux côtés. En aéronautique, tout dépend de er.

       Le long d’un cylindre, agit comme un turboréacteur: la future torpille hypersonique ultra-secrète de la marine Suisse pour dominer le Lac Léman!

      Fonctionne dans le milieu fortement dipolaire et peu conducteur des lacs et des fleuves d’eau douce, tels ceux qui circulent au fond des océans depuis les régions où les glaces polaires fondent en été. Peut-être que leurs eaux sont déjà infestées de sous-marins militaires à ‘chenilles EMHD’, à l’instar d’Octobre Rouge?

 

 

 

Accélérateurs à cavité

      À droite, l’une des antennes pour les ventres magnétiques; en haut, d’autres à polarisation transverse, de phase alternée. À l’intérieur, trois ventres accélérateurs l /2. Le courant de déplacement JD y oscille horizontal et le champ magnétique B à la verticale. Avec P la pression en atmosphères, on a E~P 3MV/m et la densité de force sur le gaz F ~ f(er -1)peoem E2 ~ 8.29 10-7(er -1)er1/2mr1/2f P2, atteint P2293Kg/m3 à 2.45GHz, pour er -1, m= 1. (Le taux de compression du flux gazeux dans ce statoréacteur électromagnétique augmente sensiblement P et donc E.) Une polarisabilité er  accrue se traduira également en poussée. Au total, cette dernière vaut  ~ (er -1)permr fWQlP2/2c2, où W est la puissance, P la pression, Q le coefficient de qualité et l la longueur de la cavité. Antennes et réflecteurs seront des supraconducteurs à haute température et la cavité aura un volume actif de quelques dizaines de m3, ce qui permet les dizaines de tonnes de poussée nécessaires. Sans dissipation résistive ni ionisation, l’efficacité est supérieure à la MHD. Trois unités accélératrices sont illustrées debout, à l’arrière d’un véhicule qui rappelle l’Aurora. Si l’on disposait des supraconducteurs magiques de Meessen, on biaiserait le champ magnétique oscillant, vertical dans la figure ci-dessus et l’on travaillerait sans dissipation, même en ionisation totale. Le biais en régime de Hall permet néanmoins d’augmenter E dans la région centrale et de créer, tout autour, la bulle de plasma qui y confine l’énergie électromagnétique, d’autant mieux que l’indice de réfraction s’y abaisse soudainement vers l’extérieur.

 

 

     Dans la cavité coaxiale, les zones à accélération longitudinale opposée alternent par quart d’onde transverse stationnaire. Le gaz occupe la moitié des champs accélérateurs et évite les autres en passant à l’intérieur du conducteur central ou à l’extérieur de la gaine périphérique. On peut ainsi simultanément accélérer deux flux en sens opposé! Pour améliorer l’aérodynamique: accélérer les fronts d’ondes de choc acoustiques issues d’un moteur à détonations en pulsant la RF d’une cavité coaxiale activée par segments successifs. Un câble supraconducteur central crée le biais magnétique.

 

 

Historique

      Deux chercheurs canadiens de l’Edmonton Electrical Engineering Dept de l’Université d’Alberta, G&GB Walker, publient l’idée générale de l’EMHD en 1974 et 1975, et la résument dans le journal Nature du 30 septembre 1976. James Cox en développe des applications aéronautiques, qu’il présente à Hartford, Connecticut, au AIAA/SAE 16th Joint Propulsion Conference de 1980. Elles constituèrent le sujet de son brevet US#4,663,932 qu’il reçut sept ans plus tard. Quelques-unes des illustrations l’émaillant furent-elles inspirées par les chasseurs

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Commentaires (1)

1. lemardeley (site web) 10/03/2011

vous pouvez construire le E M H D car sur inter-net un fermier a construi un E M H D et il le vent sur le net les pistons en forme de 5 demi lune moter a l'interiure de 4 bloc cylindre ( pas de vilbrequin pas d'abre a came

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