Группа русских учёных из Санкт-Петербургского муниципального универа и Казанского государственного исследовательского технического универа имени А. Н. Туполева-КАИ разработала теоретическую модель для описания критерий формирования плазмы СВЧ-разрядов в молекулярных газах, что открывает путь к управляемому аэродинамическому полёту на сверхзвуковых скоростях в атмосфере Земли и других планет.

При движении в плотных слоях атмосферы сверхзвуковое воздушное судно либо галлактический спускаемый аппарат омывается потоками газа на сверхвысоких скоростях. Предсказуемо, что управляемое изменение плотности газа по курсу судна приведёт к его отклонению в ту либо иную сторону. Сделать данный процесс управляемым значит достигнуть способности управлять направлением полёта либо, по последней мере, повысить его стойкость, следовательно, безопасность.

Как понятно, поблизости передвигающихся со сверхзвуковой скоростью летательных аппаратов появляются зоны точечного нагрева и конфигурации плотности газа. Для контроля движения аппарата нужно мочь управлять потоками нагретого газа. Это может-быть сделать при помощи заряженных газовых областей — плазменных структур, которые при помощи сверхвысокочастотных (СВЧ) разрядов будут создаваться на неком расстоянии от поверхности летательного аппарата.

При всем этом СВЧ-разряд может появиться в 2-ух режимах — в виде диффузного облака заряжённых частиц, или в виде нитевидного разряда. Легко угадать, что нитевидный разряд приводит к большему нагреву газа, как больше плотное образование, что, в свою очередь, оказывает наибольшее воздействие на плотность набегающего воздушного потока. Плотность воздуха перед аппаратом понижается и это упрощает его движение в атмосфере.

Исследователи сделали модель для описания физики явления. «Проектирование показало, что диффузный разряд поначалу растягивается в виде “облака” заряжённых и возбуждённых частиц, а потом перебегает в форму нитевидного плазмоида — больше плотного “сгустка”. При таком переходе резко увеличивается сосредоточение заряжённых частиц в основном параллельно центральной оси плазмоида», — утверждается в отчёте по работе, размещенной в журнальчике Plasma Sources Наука and Technology.

Согласно модели, температура плазмоида становится больше по мере его роста от 185 °С до 830 °С за 10–15 мкс. Это разъясняется тем, что при содействии возбуждённых частиц азота выделяется огромное кол-во энергии, которая употребляется для нагрева газа, что также понижает его плотность. Азот был избран для моделирования по той причине, что это один из главных компонент земной атмосферы. При включении в модель молекул кислорода, кстати, процесс ускорялся ещё на 4 мкс. В будущем исследователи больше туго займутся воздействием молекул кислорода на формирование СВЧ-разрядов.

«Предложенная модель увлекательна как с базовой точки зрения, так как позволяет обрисовать, как изменяются характеристики СВЧ-разрядов, и воспроизвести их разные формы, так и с практический, оттого что помогает предвещать рациональные условия для понижения плотности газа в сверхзвуковых потоках. Это даст возможность управлять скоростью и направлением движения летательных аппаратов, следовательно, уменьшить возможность их крушения», — объяснил участник проекта врач физико-математических наук, преподаватель кафедры общей физики Казанского государственного исследовательского технического универа имени А. Н. Туполева-КАИ Бриллиант Сайфутдинов.

Когда-нибудь на сверхзвуковых самолётах появятся формирующие плазменные разряды накладки, экономящие горючее и повышающие маневренность судами, что нынче кажется образом грядущего. Остается только придумать антигравитацию. Но это уже другая история.