İonla işləyən təyyarə: bir xəyal, yoxsa zaman məsələsi? ABŞ-da ion mühərrikli ilk təyyarə buraxıldı.

Ənənəvi CPU soyuducuları: passiv (soyuducu ilə) və aktiv (fanla)

Ekzotikə daha yaxın: faza keçid soyuducu

Kronos Advanced Technologies laboratoriyasında eksperimental quraşdırma

"İon" soyuducunun sxematik diaqramı

İşləyən soyuducunun infraqırmızı fotomikroqrafı

Ən sadə və hətta qədim soyutma üsulu səthin sahəsini artırmaqdır: məlumdur ki, fillərin həcmli bədənlərini soyutmaq üçün böyük qulaqlara ehtiyacı var. Eyni şəkildə, xüsusi bir soyuducu quraşdıraraq prosessordan istiliyi çıxara bilərsiniz - cihazın səthini əhəmiyyətli dərəcədə artıran çox sayda plitələri olan kütləvi metal hissə. Bir qayda olaraq, radiatorlar mis və ya alüminiumdan hazırlanır (bu metallar nisbətən yüksək istilik keçiriciliyinə və aşağı qiymətə malikdir). Passiv soyutmanın üstünlüklərinə sadəlik, istehsal qabiliyyəti və tam səs-küysüzlük daxildir. Bununla belə, onun əsas çatışmazlığı qısa müddətdə böyük miqdarda istilik yaymaq mümkün deyil. Soyuducular artıq öz-özünə müasir mikroprosessorlar üçün soyutma təmin edə bilmirlər - bunun üçün onlara ventilyatorun köməyi lazımdır.

Müasir kompüterlərin əksəriyyətində lazımi istilik yayılması fanatların yaratdığı hava axını ilə təmin edilir. Bir qayda olaraq, hava axınının metal radiatora yönəldildiyi birləşmiş soyutma sxemi istifadə olunur. Aktiv və passiv soyutma üsullarının belə birləşməsi adi bir radiatorla müqayisədə istilik yayılmasını böyüklük əmrləri ilə artırmağa imkan verir. Ancaq əsas (hamımız özümüzdə hiss edirik) fanatların çatışmazlığı əməliyyat zamanı çıxardıqları səs-küydür. Bundan əlavə, gec-tez onlar qırılır və onlar dəyişdirilməlidir - tamamilə səssiz və demək olar ki, əbədi radiatorlardan fərqli olaraq.

Bir az daha az populyar və daha ekzotik bir üsul suyun soyudulmasıdır. Hava ilə müqayisədə su daha yüksək istilik tutumuna malikdir, buna görə də vaxt vahidi üçün daha çox istilik çıxara bilər. Bir qayda olaraq, maye soyutma sistemləri çox sadə bir sxemə görə qurulur: kiçik bir nasos suyu pis bir dairədə vurur, bunun nəticəsində əvvəlcə prosessorun yanından keçir, ondan istilik alır və sonra radiatorda soyuyur. , adətən sistem blokundan kənarda yerləşir. Çiplərin su ilə soyudulması bu metodun yüksək qiyməti və mürəkkəbliyi səbəbindən geniş istifadə edilmir. Su nasosları fanatlardan bir qədər sakitdir, lakin onların tərkibində hərəkət edən hissələr də var ki, bu da bu cür sistemlərin davamlılığına və etibarlılığına mənfi təsir göstərir.

Maye soyutmaya tamamilə yeni bir yanaşma nanoCoolers tərəfindən təklif edildi, onların tərtibatçıları ərimiş metaldan işləyən maye kimi istifadə etməyi təxmin etdilər, yəni əsasən indium və qalliumdan ibarət olduqca çətin bir ərinti (sonuncu artıq 30,1 ° C-də maye fazaya keçir) . Belə bir "metal maye" sudan daha yüksək istilik keçiriciliyinə malikdir, lakin əsas odur ki, elektromaqnit qüvvələri istifadə edərək borular vasitəsilə idarə oluna bilər və mexaniki nasosa ehtiyac yoxdur. Bununla belə, bu cür sistemlərin yüksək qiyməti səbəbindən onlar hələ də adi soyuduculara kütləvi alternativ olduğunu iddia edə bilmirlər.

Bəlkə də maye soyutmanın ən ekzotik növləri kompüterin tamamilə yağ kimi elektrik cərəyanını keçirməyən bir mayeyə tamamilə batırıldığı sistemlərdir. Aydın səbəblərə görə, əksər istifadəçilər bu üsuldan heç bir şəkildə istifadə edə bilmirlər. Faza keçidində işləyən soyutma sistemləri də var: kəskin genişlənmə ilə işləyən maddə də maye vəziyyətdən qaz halına keçir və termodinamika qanunlarına uyğun olaraq soyuyur. Müasir soyuducular və kondisionerlər bu prinsiplə işləyir və bəzi istehsalçılar onu kompüter komponentlərinin sərinləməsinə uyğunlaşdırmağa nail olublar. Faza dəyişdirmə soyuducuları çox güclü, lakin çox bahalı cihazlardır: həvəsli istifadəçilər onlar üçün minlərlə dollar ödəməlidirlər.

Bu üsulların hər birinin öz üstünlükləri və mənfi cəhətləri var - bəziləri çox bahalı, digərləri kifayət qədər məhsuldar deyil, digərləri isə aşağı etibarlılıq və yüksək səs-küy səviyyələri ilə xarakterizə olunur. Buna görə də, müasir prosessorları effektiv şəkildə soyutmağa qadir olan ucuz və sadə cihazın yaradılması məsələsi hələ də açıqdır. Kronos Advanced Technologies bu problemi həll etməyə yaxınlaşdığını iddia edir. Kronosda inkişaf etdirilən cihaz maye və ya qaz halında olan mühitin ionlaşması nəticəsində yüklü keçiricinin ətrafında yaranan tac boşalmasından yaranan ion küləyindən istifadə edir.

Yüksək gərginlikli xətlər vasitəsilə elektrik enerjisinin nəqli zamanı radio emissiyası ilə yanaşı, tac tullantıları enerji itkilərinin əsas mənbələrindən biridir. Eyni zamanda, korona axıdılması fotokopiya sənayesində, kondisioner və hava təmizləmə sistemlərində və bir çox başqa cihazlarda geniş tətbiq tapmışdır. Alimlər uzun müddətdir ki, ionlaşmanın köməyi ilə havanın düzgün istiqamətdə hərəkət etməyə məcbur edilə biləcəyini bilirlər: yüklənmiş borunun yaxınlığında havanın hərəkətini qeyd edən ilk tədqiqatçı üç əsr əvvəl yaşamış ingilis eksperimentatoru Frensis Hoksbidir. Kronos tərəfindən həyata keçirilən inkişafların əsasında məhz bu fenomen dayanır.

Tac soyuducusu aşağıdakı kimi işləyir. Prosessorun bir tərəfində yerləşən katodun ucunda güclü elektrik sahəsi yaranır, bunun sayəsində havadakı azot və oksigen molekulları ionlaşır, müsbət yük alır və qarşı tərəfdəki anoda doğru tələsir. Eyni zamanda, neytral hava molekulları ilə toqquşaraq, onlara hərəkət anları barədə məlumat verirlər. Nəticədə, katoddan anoda yönəldilmiş effektiv hava axını yaranır - prosessoru heç bir fan olmadan soyudan məhz budur.

Bu yanaşmanın üstünlükləri olduqca açıqdır: tac soyuducunun hərəkət edən hissələri yoxdur, tamamilə səssizdir, kifayət qədər qənaətcildir, çox sadə və yığcamdır. İqor Kriçtafoviçin sözlərinə görə, hazırda yaradılmış prototiplərin ölçüsü bir neçə kub millimetri keçmir, halbuki onlar orta gücə malik prosessor üçün kifayət qədər soyutma təmin etmək iqtidarındadırlar. Belə soyuducuların kommersiya bazarına çıxarılması iki ildən sonra baş tuta bilər.

60-cı illərdə "ionolet" elmdə bir yenilik və inqilab kimi görünürdü. Hətta onun iş prinsipinin kiçik təyyarələrdə və hərbi işlərdə istifadə oluna biləcəyindən danışılırdı, çünki belə “ionolettelər” istilik əmələ gətirmir və beləliklə də radarlarda aşkarlana bilmirdi. Bir vaxtlar səssizliyinə görə adi vertolyotları “ionoletlərlə” əvəz etmək, hətta raketdən müdafiə və yollarda hərəkəti izləmək üçün xüsusi uçan platformalar tikmək istəyirdilər.

Problem güc idi. Texnologiya yuxarıdakı videoda göründüyü kimi kiçik modellərlə yaxşı işləyirdi, lakin daha böyük "ionoplanlar" yaratmaq üçün heç də uyğun deyildi. Nə deyə bilərik ki, texnologiya hətta öz enerji mənbəyini göyərtədə daşımağa imkan vermirdi, əlavə avadanlığı demirəm. Beləliklə, bir müddət sonra texnologiya unudulmağa başladı.
MİT alimləri bu məsələyə qayıtmaq qərarına gəldikdə, əslində ion küləyi və onun əsasında mühərriklərin yaradılması imkanları ilə bağlı ciddi araşdırmaların olmadığını aşkar etdilər. Buna görə də, adi bir lampanı yandırmaq üçün kifayət edəcək "ionoletin" dizaynına yüzlərlə volt cərəyan veriləcəyi bir təcrübə keçirməyə qərar verdilər.

Nəticələr heyrətamiz idi. Tədqiqat qrupu ion hərəkətinin, məsələn, təyyarə mühərriklərindən daha səmərəli olduğunu müəyyən etdi. Təyyarə (turbojet) mühərrikləri hər kilovat gücündə 2 N itki qüvvəsi istehsal etdiyi halda, ion itələyici hər kilovat gücündə 110 N istehsal edə bilirdi. Üstəlik, belə mühərriklərin aşağı itələmə təmin etmək üçün ən təsirli olduğu ortaya çıxdı. Başqa sözlə desək, enerji hədər getməyib.

Bu kifayət qədər perspektivli kəşfə baxmayaraq, yaxın gələcəkdə “ionoplanları” görə biləcəyimizi və hətta uça biləcəyimizi gözləməməliyik. Axı, effektivliyinə baxmayaraq, texnologiya onu gücləndirmək üçün inanılmaz dərəcədə yüksək miqdarda enerji tələb edir. Kiçik birini havaya qaldırmaq üçün belə, meqavolt enerji tələb olunacaq. Buna görə də, elm adamları hələ də bütöv bir elektrik stansiyasının yaratdığı enerjini bir təyyarəyə necə sıxmaq barədə sualları həll etməli olacaqlar.

Buna baxmayaraq, ion mühərrikinin xüsusiyyətləri və xüsusiyyətləri bizi mühərriklərin özlərinin artması ilə anod və katod arasındakı məsafənin də artdığı arqumentinə gətirib çıxarır. Buna görə də, yerdən uçmaq üçün "ionoplan"a o qədər böyük mühərrik lazımdır ki, praktik olaraq təyyarənin özü bu mühərrikin içərisində yerləşsin. Və bu o deməkdir ki, "ionolet" yəqin ki, çox böyük, dəyirmi olacaq, əsas göyərtə mərkəzdə yerləşir.

Yəni kim bilir ki, bir gün əsl səssiz uçan boşqabları görə biləcəyik.

MOSKVA, 21 noyabr - RİA Novosti. MİT alimləri “havadan” ion itələyiciləri ilə işləyən ilk təyyarə düzəldiblər və laboratoriyada uğurla sınaqdan keçiriblər. “Nature” jurnalında dərc olunan məqaləyə əsasən, avtomobilin debüt uçuşu cəmi on iki saniyə davam edib.

Yenilik ruhu

İon mühərrikinin yaradılması ideyası yenilikdən uzaqdır - ilk belə fikirlər Sovet və Amerika dizaynerləri arasında ötən əsrin 60-cı illərində ortaya çıxdı. Son yarım əsrdə oxşar mühərriklərlə təchiz edilmiş bir neçə kosmik gəmi eyni anda buraxıldı - Meteor və Kosmos seriyasının sovet zondları, GOCE iqlim peyki, NASA-nın Dərin Kosmos 1 və Şəfəq zondları, Yaponiyanın Hayabusa planetlərarası stansiyası və bir sıra kosmik gəmilər. digər cihazlar.

Onların hamısının eyni üstünlükləri və mənfi cəhətləri var. Bir tərəfdən, ion mühərrikləri son dərəcə qənaətcildir, çox az yanacaq tələb edir. Digər tərəfdən, onların səmərəliliyi və istehsal etdikləri təkan son dərəcə kiçikdir. Buna görə də gəminin sürətlənməsi və yavaşlaması son dərəcə ləngdir, bu da onları insanları Marsa və digər planetlərə çatdırmaq üçün son dərəcə əlverişsiz bir vasitəyə çevirir.

Eyni səbəblərə görə, Barrettin qeyd etdiyi kimi, mühəndislər heç vaxt ion hərəkətini bu gün mülki və hərbi aviasiyada istifadə olunan turbofan və ya turbovintli mühərriklərin mümkün əvəzi hesab etmirdilər.

MIT-dəki mühəndislər və fiziklər, yaxın gələcəkdə belə mühərriklərin səmərəliliyini bir neçə dəfə artıracaq havanın ionlaşması üçün bir texnika kəşf edərək, bu fikirlərin səhv olduğunu bildilər.

İon küləyi

Alimlərin kəşf etdiyi kimi, nazik elektrodlar şəbəkəsi ilə örtülmüş xüsusi formalı qanad havada bir növ “zəncirvari reaksiyaya” səbəb ola bilər ki, bu da havada mövcud olan sərbəst elektronları neytral molekullarla toqquşmağa və onlardan digər hissəcikləri çıxarmağa məcbur edir. çoxlu ionlardan və yüksüz hissəciklərdən ibarət "şorba" ilə onların ətrafındakı boşluq.

Əgər bu “şorba” elektrik sahəsinin içərisindədirsə, onda yüklü hissəciklər onun içində əks qütbə doğru hərəkət etməyə başlayacaq, neytral molekullarla toqquşaraq onları əks istiqamətdə hərəkət etməyə məcbur edəcəklər. Kifayət qədər böyük dartma qüvvəsinə malik bir növ "ion küləyi" yaranacaq.

Bənzər bir texnikadan istifadə edərək, Barrett və onun həmkarları ion itələyicisinin effektivliyini üç dəfə artıraraq 1%-dən 2,4%-ə yüksəldiblər və 2,5 kiloqram ağırlığında və qanadlarının genişliyi 5 metr olan miniatür təyyarə yaratdılar.

Bu maşın, alimlərin təcrübələrindən göründüyü kimi, 12 saniyəlik uçuşa təxminən 900 vatt elektrik enerjisi sərf edərək, laboratoriya şəraitində 55 metr uça bilib. Gələcəkdə, fiziklərin fikrincə, qanadın formasını optimallaşdırmaq və onun ion "quyruğu"nun xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaqla bu rəqəmləri dəfələrlə təkmilləşdirmək olar.

Bu cür uğurlar, elm adamlarının etiraf etdiyi kimi, ictimaiyyət üçün təvazökar görünə bilər, lakin yüz ildən bir qədər çox əvvəl baş vermiş Rayt qardaşlarının uçuşu çox uzun sürmədi və çox da nikbinliyə səbəb olmadı. Lakin onların təcrübələrindən cəmi 20-30 il sonra uçan maşınlar dünyanın bütün aparıcı güclərinin ordularının əsas hissəsinə və dünya iqtisadiyyatının əsas sütunlarından birinə çevrilib.