СВЕЖИЙ НОМЕР



 

Новости ИР


 

ЖУРНАЛ «ИЗОБРЕТАТЕЛЬ И РАЦИОНАЛИЗАТОР»

  
  • Принцип полёта НЛО в атмосфере Земли

    Для лучшего понимания этого принципа, вспомним молекулярно-кинетическую теорию газов. Согласно этой теории, давление газа на стенки - это результат ударов множества молекул газа в стенки. Но так как тело со всех сторон окружено воздухом, то это давление действует со всех сторон и поэтому компенсируется. Изменение формы неподвижного тела не позволит сделать так, чтобы давление с одной стороны стало больше или меньше. Но уменьшить или увеличить давление атмосферного воздуха на неподвижное тело возможно. Как пишет Сивухин Д.В. [1, стр. 188], взаимодействие молекулы со стенкой можно мысленно разбить на 2 этапа. На первом этапе молекула замедляется и останавливается, как бы прилипая к стенке, создавая силу F1. Эту силу создаёт изменение импульса молекулы mv. На втором этапе молекула отталкивается стенкой, ускоряется и отскакивает от неё, создавая силу F2. Эту силу также создаёт изменение импульса молекулы mv. Эта сила аналогична силе отдачи, испытываемой орудием при выстреле. Роль снаряда играют молекулы, летящие от стенки. На самом деле силы F1 и F2 действуют одновременно и складываются в одну результирующую силу  F. F = F1 + F2. Силу F создаёт изменение импульса молекулы mv + mv = 2mv.

    Допустим, имеется очень небольшая нанопластинка, которая с одной стороны ведёт себя как обычная стенка - молекула ударяется и отскакивает. При ударе молекулы с другой стороны, она не отскакивает, а как бы прилипает к ней, создавая силу F1. Этот момент как бы "замораживается". Происходит первый этап взаимодействия молекулы с нанопластинкой. Затем нанопластинка мгновенно поворачивается на 180 градусов и молекула отскакивает от неё, создавая силу F2, как на втором этапе. Затем нанопластинка снова поворачивается и процесс повторяется. В результате силы F1 - F2 = 0 компенсируются, а молекула оказывается с противоположной стороны нанопластинки, как бы пролетев сквозь неё и не оказав давление на нанопластинку. Если на стенке разместить множество таких нанопластинок, то молекулы, ударяющиеся в такие нанопластинки не будут оказывать давление на стенку и давление с этой стороны стенки уменьшается. Давление на одну сторону стенки F = PS, где P - давление газа, а S - площадь стенки. Давление на другую сторону стенки  F = P(S - Sп), где Sп - суммарная площадь пластинок на стенке. В результате на одну сторону стенку будет действовать результирующая сила Fр = PS - P(S - Sп) = PSп.

    Эта нанопластинка как бы выполняет роль демона Максвелла, который пропускает молекулы с одной стороны и не пропускает с другой. Кажется, что создать нечто подобное невозможно. Но сделать это достаточно просто. Допустим, имеется сосуд с отверстием диаметром 1 нм. Этот сосуд находится где-нибудь в космосе и в нём находится газ. Когда молекула попадает в отверстие и вылетает наружу, то на сосуд действует изменение импульса mv. А как было рассмотрено выше, такое же изменение импульса действует на стенку на втором этапе взаимодействия молекулы со стенкой, когда она отскакивает от стенки. И это изменение импульса создаёт силу F2. То есть, каждую вылетающую из сосуда молекулу, можно считать молекулой, которая как бы отталкивается стенкой, ускоряется и отскакивает от неё, создавая силу F2. Как пишет Сивухин Д.В. эта сила подобна отдаче при выстреле орудия. Поэтому каждое отверстие можно представить в виде микроскопического реактивного пульсирующего двигателя, который периодически выпускает реактивную струю в виде одной молекулы. Увеличивая давление, мы увеличиваем только количество пульсаций такого двигателя. Но скорость струи (молекулы) остаётся неизменной, около 500 м/с.

    Поместим такой же сосуд в газовую среду. Только в сосуде глубокий вакуум. Внешняя молекула попадает в отверстие и влетает в сосуд. На сосуд также действует изменение импульса mv. Эта молекула не отскочила от стенки и стала частью сосуда. Дальнейшие её удары во внутренние поверхности стенок сосуда не оказывают влияние на сосуд, так как это замкнутая система. То есть, каждую влетевшую в сосуд молекулу можно считать молекулой, которая замедлилась и остановилась, как бы прилипнув к стенке и создавая силу F1, как это описано у Сивухина Д.В.

    Поместим такой сосуд в газовую среду. Внутри сосуда также находится однородный газ. Давление газа внутри и снаружи равны. Вспомним про эффузию в разреженных газах [1, стр. 353]. Если газ один и тот же, давления и температуры внутри и снаружи равны, то через отверстие в обе стороны пролетает равное количество молекул. И эти потоки молекул независимы друг от друга. Каждая влетающая молекула создаёт силу F1, а каждая вылетающая молекула создаёт силу  F2. То есть, влетающую и вылетающую молекулы можно представить одной молекулой, которая как бы ударилась и отскочила от стенки. Увеличим давление газа внутри сосуда. В результате количество вылетающих молекул из сосуда увеличивается, так как давление внутри увеличилось. Количество влетающих молекул не изменяется, так как внешнее давление не изменилось.  Предположим, что первоначально влетало и вылетало по 10 молекул в единицу времени. Эти 20 молекул можно представить в виде 10 внешних молекул, которые ударились и отскочили от внешней поверхности стенки. И 10 внутренних молекул, которые также ударились и отскочили от внутренней поверхности.  После увеличения внутреннего давления из сосуда стало вылетать 12 молекул, а влетать 10 молекул. 10 влетевших и 10 вылетевших молекул - это 10 молекул, которые как бы ударились и отскочили от внешней поверхности стенки. И 10 молекул, которые ударились и отскочили от внутренней поверхности стенки. 2 вылетевшие молекулы можно также представить в виде одно молекулы которая как бы ударилась и отскочила от стенки. Массы молекул равны, скорости их тоже равны, поэтому и импульсы также равны. Поэтому можно считать, что F1 = F2. Отсюда F2 + F2 = F. То есть, две дополнительно вылетевшие молекулы можно представить в виде одной внешней молекулы, которая ударилась и отскочила от внешней поверхности стенки. В результате во внешнюю поверхность стенки как бы ударились и отскочили 11 молекул. То есть, внешнее давление как бы увеличилось. Увеличивая внутреннее давление внутри сосуда, мы как бы увеличиваем и внешнее давление.

    Аналогичный процесс происходит и при понижении давления внутри сосуда. Предположим, что в результате понижения давления вылетать из сосуда стало 8 молекул. Количество влетающих молекул также без изменений - 10 молекул. 8 влетающих и 8 вылетающих молекул - это 8 внешних молекул которые как бы ударились и отскочили от стенки снаружи. И 8 молекул, которые ударились и отскочили от внутренней поверхности стенки. Каждая влетающая молекула создаёт силу F1. Но так как  F1 = F2, то  F1 + F1 = F. 2 влетающие молекулы можно представить в виде 1 молекулы, которая ударилась и отскочила от внешней поверхности стенки. В результате можно считать, что в стенку как бы ударилось 8 + 1 = 9 молекул вместо 10. То есть, давление снаружи как бы уменьшилось. Уменьшив внутреннее давление, мы уменьшаем и внешнее давление на стенку. Но всё это будет происходить, если размер отверстия в несколько раз меньше длины свободного пробега молекул. В идеале диаметр отверстия должен всего в несколько раз превышать размер молекулы газа. Это как с осмосом. Пока размеры пор в мембране большие - осмоса нет. Как только размеры пор в мембране стали меньше размеров молекулы растворенного вещества, так сразу появляется осмотическое давление. Поэтому размер имеет значение.

    Хотя Сивухин Д.В. пишет про эффузию в разреженных газах, но при атмосферном давлении этот процесс также будет происходить. Уже возможно сделать мембрану толщиной в 1 атом - графен. Со временем научаться и делать отверстия в такой мембране размером 1 нм.

    Рис.1.

    А так возможно устроена "летающая тарелка". См. рис. 1.

                                                                                         

     

                                                                                           Рис.1.

     1 и 2 - мембраны, с отверстиями, 3 - компрессор, А, Б - полости, в которых создаётся повышенное или пониженное давление. Первоначально давление снаружи и в полстях А и Б равны. Подъёмной силы нет. Для полёта компрессор начинает откачивать воздух из полости А и закачивать его в полость Б. Соответственно в полости А давление уменьшается, а в полости Б повышается. Это приводит к тому, в полость А снаружи молекул влетает больше, чем вылетает. При увеличении давления в полости Б, вылетает из неё молекул больше, чем влетает. При перекачке газа из одной полости в другую наступает динамическое равновесие. Насколько больше молекул влетело через верхнюю мембрану, на столько же больше молекул вылетит наружу через нижнюю мембрану. Например, в А влетело на 10 молекул больше. Соответственно, из Б также вылетело на 10 молекул больше. Пару молекул из влетающей и вылетающей молекулы можно представить в виде одной молекулы, которая пролетела через сосуд насквозь, не взаимодействуя с сосудом. То есть, можно считать, что 10 молекул пролетело через сосуд сверху вниз, не оказывая давление на сосуд сверху. Что приводит к появлению подъёмной силы, которая действует на тарелку снизу. Аналогично, как в случае с нанопластинками можно рассмотреть возникновения подъёмной силы и с другой точки зрения.  Внутрь сосуда подаётся газ под некоторым давлением. См. рис. 2.

     Рис.2.

    Рис.2.

     Удары молекул создают силу давления на мембрану и противоположную стенку. Сила давления на стенку Fс = PS. Сила давления на мембрану Fм = P(S - Sо), так как площадь мембраны меньше на суммарную площадь отверстий Sо. И молекулы, попадающие в отверстия и вылетающие наружу, не оказываю давление на мембрану. Поэтому результирующая сила Fр = PS - P(S - Sо) = PSо. Но так как каждая вылетающая молекула создаёт только  половину от той силы, что создаёт ударяющаяся и отскакивающая молекула, то F = PSо/2. Допустим, что градиент давлений 0,2 кгс/см2, а площадь отверстий составляет 0,1 от площади мембраны, то тогда F = 0,2 кгс/см2 х 0,1см2/2 = 0,01 кгс или 100 кг на 1 м2. Увеличивая градиент давлений и проницаемость мембраны, можно увеличивать подъёмную силу. Важно в этом способе то, что молекулы, попадающие в отверстия мембраны, не создают давление на неё и вылетают наружу. Вылетающие наружу молекулы - это отработанный материал, как выхлопные газы у ДВС. Выхлопные газы совершают работу внутри цилиндра, когда оказывают давление на поршень. Сделав своё дело, они выбрасываются наружу. Также и в данном случае. Первично то, что вылетающие молекулы не создают давление на мембрану. В результате давление на мембрану меньше. А вылетающие молекулы - это выхлопные газы. Что будет с ними дальше - это уже не имеет значение. То есть, каждое такое наноотверстие - это нанореактивный пульсирующий двигатель. Причём не надо тратить энергию для придания молекулам скорости 500 м/с, так как они уже имеют такую скорость. Надо только увеличить давление внутри сосуда и тогда увеличится количество пульсаций каждого такого нанореактивного двигателя.

    При нормальном давлении в 1 см2 ударяется примерно 2,25х1023 молекул. То есть, силу 1 кгс в секунду создают 2,25х1023 молекул, которые ударились и отскочили. Но чтобы создать подъёмную силу 1 кгс, надо чтобы через мембрану за 1 секунду вылетело в 2 раза больше 4,5х1023 молекул. Так как каждая вылетающая молекула создаёт вдвое меньшую силу. В 1 моле  - 22,4 литра газа содержится 6,02х1023 молекул газа. Следовательно, чтобы создать подъёмную силу 1 кгс, через мембрану должно вылететь за 1 секунду 16,7 литров газа. Допустим, площадь мембраны 10 см2. Тогда скорость потока от мембраны будет 16700/10 = 1670 см/с или 60 км/ч. Подъёмная сила на 1 м2 будет 10000/10 х 1 кгс = 1000 кгс. Можно увеличить площадь мембраны до 100 см2. Тогда и скорость потока снизится до 6 км/час. Подъёмная сила на 1 м2 мембраны также снизится и будет 10000/100 х 1 кгс = 100 кгс. Поэтому, варьируя размерами мембраны, её проницаемостью и градиентом давлений, можно создать ЛА для различных условий.

     Например можно создать ЛА в виде тарелки диаметром 100 м. Площадь поверхности будет 7925  м2. Если подъёмная сила будет 1000 кгс/м2, то грузоподъёмность будет 7925 тонн. Если вес самого ЛА будет 70%, то полезная нагрузка будет примерно 2300 тонн. Это в том случае, если мембрана будет только на нижней части ЛА. Можно установить мембрану и сверху для увеличения грузоподъемности. Но это затруднительно, так как в этом случае трудно защитить мембрану от загрязнения - воздух будет засасываться снаружи. Причём это будет ЛА вертикального взлёта и посадки. Не будет никаких лопастей. Внутри будут несколько компрессоров с фильтрами, которые будут гнать очищенный воздух в полости снизу. В случае поломки одного из компрессоров, другие компрессора возьмут на себя его нагрузку. Незаменимый ЛА для тушения пожаров. 2300 тонн - это почти в 60 раз больше, чем берёт на борт воды Ил-76. К тому же такой ЛА может зависнуть над пожаром и точно подавать в воду в нужное место. Да и набирать воду также может из любого водоёма, просто зависнув над ним. К тому же он сможет доставлять любую тяжёлую технику к месту пожара. Несколько таких ЛА для МЧС и проблема пожаров исчезнет

    Рис.3.Можно создать ЛА для гражданской авиации, который не будет потреблять горючее при полёте. См. рис. 3.

     

                                                                                                                                                           Рис.3.

     На нижние плоскостях крыльев и фюзеляжа будет мембрана с полостями, куда будет закачиваться воздух. При взлёте компрессор гонит воздух в полости с мембраной. Возникающая подъёмная сила поднимает ЛА в воздух. Затем ЛА переходит в горизонтальный полёт и как бы пикирует под небольшим углом (пунктирная линия). В это время вместо компрессора набегающий поток воздуха поддерживает давление в полостях, создавая дополнительную подъёмную силу Fр, которая вместе с аэродинамической подъёмной силой Fа постоянно поднимает ЛА. В результате ЛА летит горизонтально.

     

    Рис.4. Но также, в принципе, возможен и прямоточный реактивный двигатель. См. рис. 4.

     

     

     

        Рис.4.

     

    4 - конусная мембрана. 5 - конусный фильтр. 6 - конус. Конусный фильтр пропускает внутрь только молекулы газа. Пыль и мелкие частицы сдуваются потоком набегающего воздуха и не попадают внутрь. Попадающие через фильтр молекулы, создают внутри повышенное давление В результате больше молекул вылетает через мембрану и поэтому на двигатель действует некоторая реактивная сила. Допустим, скорость набегающего потока 50 м/с. А скорость вылетающих молекул 500 м/с. Можно подобрать проницаемость мембраны, её площадь и другие факторы таким образом, что все влетающие через фильтр молекулы за определённый промежуток времени, вылетают через мембрану за тот же промежуток времени. И эта реактивная сила будет превосходить силу давления от набегающего потока воздуха. Конечно, на большие самолёты такой двигатель не поставить, но набольшие БПЛА поставить вполне возможно. Тогда такие БПЛА, в принципе, могут летать бесконечно долго. Это конечно только идея, но вполне реализуемая.

    В некоторых изданиях писали о НЛО, вылетающих из под воды. В принципе, такой способ позволяет также и быстро двигаться под водой. При движении в воде через отверстия мембраны вылетают молекулы газа, которые образуют вокруг НЛО воздушный кокон. Газ под водой можно получать, разлагая воду на водород и кислород. В результате нет трения корпуса НЛО о воду и поэтому скорость может быть очень большой. Например, у торпеды "Шквал" скорость около 100 м/с. Она также двигается в воздушном пузыре. То есть, вылетающие из-под воды НЛО косвенно подтверждают такой способ создания подъёмной силы. Конечно, у них уровень науки и техники гораздо выше, чем у нас. Поэтому у них нет проблем с созданием подъёмной силы по такому принципу.

     В общем такой принцип создания подъёмной силы совершит революцию в авиастроении. Боинги, Аэробусы, вертолёты можно отправить на свалку. Все производители авиационной техники начнут с нуля. Все окажутся в равных условиях. На первые позиции выйдет тот, кто первым создаст такую мембрану и фильтры, эффективно очищающие воздух от мельчайших частиц, которые могут забивать отверстия в мембране.

    Литература.
    1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2 ФИЗМАТЛИТ. 2005 г.
                                                                                                                                       Ю.АНДРЕЕВ,
                                                                                                                                 petrovic11@rambler.ru



Наши партнеры

Banner MIR-EXPO 2024.png


Банер Архимед 2024 1000x666.png


http://www.i-r.ru/Рейтинг@Mail.ru

Уважаемые Читатели ИР!

В минувшем году журналу "Изобретатель и рационализатор", в первом номере которого читателей приветствовал А.Эйнштейн, исполнилось 85 лет.

Немногочисленный коллектив Редакции продолжает издавать ИР, читателями которого вы имеете честь быть. Хотя делать это становится с каждым годом все труднее. Уже давно, в начале нового века, Редакции пришлось покинуть родное место жительства на Мясницкой улице. (Ну, в самом деле, это место для банков, а не для какого-то органа изобретателей). Нам помог однако Ю.Маслюков (в то время председатель Комитета ГД ФС РФ по промышленности) перебраться в НИИАА у метро "Калужской". Несмотря на точное соблюдение Редакцией условий договора и своевременную оплату аренды, и вдохновляющее провозглашение курса на инновации Президентом и Правительством РФ, новый директор в НИИАА сообщил нам о выселении Редакции "в связи с производственной необходимостью". Это при уменьшении численности работающих в НИИАА почти в 8 раз и соответствующем высвобождении площадей и, при том, что занимаемая редакцией площадь не составляла и одну сотую процентов необозримых площадей НИИАА.

Нас приютил МИРЭА, где мы располагаемся последние пять лет. Дважды переехать, что один раз погореть, гласит пословица. Но редакция держится и будет держаться, сколько сможет. А сможет она существовать до тех пор, пока журнал "Изобретатель и рационализатор" читают и выписывают.

Стараясь охватить информацией большее число заинтересованных людей мы обновили сайт журнала, сделав его, на наш взгляд, более информативным. Мы занимаемся оцифровкой изданий прошлых лет, начиная с 1929 года - времени основания журнала. Выпускаем электронную версию. Но главное - это бумажное издание ИР.

К сожалению, число подписчиков, единственной финансовой основы существования ИР, и организаций, и отдельных лиц уменьшается. А мои многочисленные письма о поддержке журнала к государственным руководителям разного ранга (обоим президентам РФ, премьер-министрам, обоим московским мэрам, обоим губернаторам Московской области, губернатору родной Кубани, руководителям крупнейших российских компаний) результата не дали.

В связи с вышеизложенным Редакция обращается с просьбой к вам, наши читатели: поддержите журнал, разумеется, по возможности. Квитанция, по которой можно перечислить деньги на уставную деятельность, то бишь издание журнала, опубликована ниже.

Главный редактор,
канд. техн. наук
В.Бородин


   Бланк квитанции [скачать]