А скорости 700км/с были уже достижимы в 1960 годах Всё придумано до нас
"Надо отметить, что при сильном нагревании свойства
воздуха существенно изменяются: молекулы азота и кислорода
распадаются на атомы, из атомов вырываются электроны, так что
на самом деле предельное сжатие воздуха с нормальной
начальной плотностью не шести-, а примерно десятикратное. Это
происходит в волне с давлением порядка тысячи атмосфер.
Между тем, чтобы изотермически сжать воздух в десять раз,
нужно давление всего в десять атмосфер.
При адиабатическом сжатии воздух тоже нагревается, но
значительно слабее, чем при ударном. Например, чтобы сжать
воздух адиабатически в десять раз, нужно давление двадцать
пять атмосфер. Тогда из уравнения Клапейрона видно, что
температура возрастет в 2,5 раза. Если начальная абсолютная
температура была 300? абсолютных, то после сжатия будет 750?
абсолютных, или 477? С.
Ударная волна, в которой давление равно тысяче атмосфер,
нагревает воздух до 14 000? С. Напомним, что температура
излучающего слоя Солнца 5700? С. Один квадратный сантиметр
поверхности такой волны излучает в секунду в 36 раз больше энергии, чем равная поверхность на Солнце.
Устройство, в котором получаются ударные волны,
называется ударной трубой. Чтобы получить в ней относительно
большие перепады давления, несжатый газ берут с очень малым
начальным давлением, порядка 10 лш ртутного столба, а сжатый
- с давлением в 10 и больше атмосфер. Тогда возникают очень
сильные ударные волны. Абсолютная величина давления в них
не слишком велика и не разрушает трубу, но очень велико его
относительное изменение. Соответственно велика скорость
распространения и температура - порядка 10 000?.
Чтобы получить существенно большие скорости и тем-
пературы применяют иную методику. Прежде всего, надо
привести газ в ионизованное состояние, то есть получить в нем
большую концентрацию свободных электронов и заряженных
атомов, потерявших по одному и больше электронов. Такие
атомы называются положительными ионами - в соответствии со
знаком их заряда. Газ можно
ионизовать либо сильной ударной волной, либо пропуская через него
электрический ток при большой разности потенциалов.
Ионизованный газ очень хорошо проводит электричество. Для его
дальнейшего ускорения, если он уже имел начальную скорость от ударной волны, пользуются явлением электромагнитной индукции. Он
помещается в середину витка, по которому пропускают сильный
импульс тока. Нарастающее магнитное поле витка индуцирует ток
противоположного направления в проводящем газе. По закону Ленца,
магнитные поля обоих токов, в витке и в газе, имеют противоположные
направления, так что газ выталкивается из витка и бежит по трубе. Так
как начальная плотность газа невелика, он разгоняется таким способом
до больших скоростей. Удалось достичь 700 км/сек
Первоначально ускоренный газ, двигаясь по неускоренному,
создает в нем волну сжатия, которая потом переходит в ударную
волну.
Мы не будем подробно останавливаться на том, какие волны могут
распространяться в ионизованном, проводящем газе. Это предмет
магнитной газодинамики. Кроме законов механики, определяющих
ударные скачки в непроводящем газе, магнитная газодинамика должна
учитывать также законы электромагнетизма. Благодаря этому
возникают новые типы разрывов.
Получение ударных волн в ионизованном веществе может
оказаться очень важным для решения проблемы управляемых
термоядерных реакций. Как известно, это основная задача энергетики
будущего. Применения магнитной газодинамики пока мало раз-
работаны. Следует помнить, однако, что большая часть вещества
во Вселенной находится в ионизованном, то есть проводящем
состоянии: внутренность Земли, раскаленная материя звезд,
разреженный
межзвездный
газ
-
хорошо
проводят
электричество. Поэтому их движения относятся к области
магнитной, а не обычной газодинамики. Есть основания думать,
что только на основе магнитной газодинамики удастся объяснить
происхождение планетной системы Солнца, преодолев те
трудности, с которыми встречались все прежние теории. На самом деле детонация - газодинамическое явление и
очень естественно объясняется распространением ударных волн.
Действительно, в волне, бегущей со скоростью 2000 м/сек,
давление повышается в 40 раз. Абсолютная температура газа
возрастает раз в 6-7, и достигает 1800?- 2000?. При такой
температуре реакция происходит очень быстро. Выделяющееся
тепло реакции возмещает необратимую потерю энергии,
происходящую при ударном сжатии газа, еще не вступившего в
реакцию.
Этим детонационная волна сама себя поддерживает. При
данной теплотворной способности смеси получается строго
определенная скорость детонации: она пропорциональна корню
квадратному из теплоты реакции, отнесенной к единице массы
смеси, и почти не зависит от начального давления газа. Ударная
волна в газе может иметь самую различную скорость, и,
разумеется, затухает, если ее не поддерживает внешний источник
энергии." А. С. КОМПАНЕЕЦ
УДАРНЫЕ ВОЛНЫ
https://cloud.mail.ru/public/LFbY/5QemgPUbJ