磁流体推进(磁流体推进器停滞10年)

1961年，Rice W A基于液态金属电磁泵的工作原理提出了电磁推进系统即磁流体推进系统的设想，开启了船舶磁流体推进的研究。磁流体推进器利用海水中电流和磁场的相互作用力产生推力推动船舶前进，因此推进器没有螺旋桨和操作机构引起的振动和噪音，能够满足船舶的高速航行，因此受到各国的广泛重视。此后，美国、日本、前苏联、中国等国家相继开展了磁流体推进的研究。(注:文中“T”为特斯拉，1节=1.852 km/h)

磁流体推进器可以完美解决传统机械传动系统的振动和噪音问题。

磁流体推进器应用的基础研究

1966年，Way S研制出由恒定导体线圈组成的双缸电磁推进系统，经过Philip (Phillip O M)和Dora Ghr A的前期理论研究，安装在EMS-1潜艇模型上进行试验，虽然螺旋桨磁场只有0.015T，推进船速只有0.4m/s，但这是首次实现船舶流体推进，因此意义重大。随后在1971年，中国第六机械工业部所属的701所和712所联合研制了磁场为0.075T的外磁流磁流体推进器，并安装在潜艇模型上进行水池试验，船速约为0.62 m/s。

磁流体推进模型

MHD推进器面临的问题

虽然这两次试验都证实了磁流体推进船的可行性，但是试验船的磁场太弱，导致推力小，效率低。但学者们普遍认为，只有螺旋桨磁铁能在几个立方通道内产生20T以上的磁场，才有可能达到实用的推进效率。那时，不可能通过使用恒定磁导率的磁体来实现如此高的磁场，而只能通过使用超导磁体来实现。但由于当时超导磁体技术不成熟，磁体场强不高，达不到技术要求，所以磁流体推进的研究在60年代中期以后基本停滞了十年。

磁流体推进原理

为什么超导磁体可以解决磁流体推进器效率低的问题？

解决MHD推力器效率低的关键措施是增加推力器的磁通密度，产生更强的磁场。超导磁体能产生更强磁场的主要原因是磁体的线圈材料是完全导电的。线圈通电励磁后，电流在其闭合回路中无衰减流动，得到稳定的“永久磁场”。因为在磁场中没有磁饱和的限制，线圈中没有电阻，所以没有强电流引起的焦耳热损耗。所以理论上线圈的电流密度可以极高，磁场也可以极强。

超导磁体MHD推力器实时

随着超导技术的突破，磁流体推进器正迎来新的生机。

20世纪70年代，随着超导材料特别是高温超导材料的发展，磁体技术得到了极大的发展，使人们看到了磁流体推进的实用前景，并进行了一系列的实用研究。1976年，日本神户商船大学的乔治次郎等人首次将超导磁体应用于磁流体推进器，研制出0.607T、推力0.015N N的磁流体推进器，1979年成功研制出磁场2T、推力15N的磁流体推进器。1992年，日本研制出世界上第一艘正式的全尺寸磁流体推进试验船“大和一号”，磁场2T时船速达到5.3节，使磁流体推进器进入“新时代”。