Tradiciniuose lėktuvų varikliuose trauka kuriama, padegant suspausto oro ir degalų mišinį. Degantis mišinys sparčiai plečiasi, veržiasi per variklio galą ir variklį, kartu ir lėktuvą, pirmyn.
Plazmos reaktyviniuose varikliuose vietoje kuro naudojama elektros energija, kurianti elektromagnetinius laukus. Jie suspaudžia ir jonizuoja dujas, pavyzdžiui orą ar argoną, paversdami jas plazma – karšta tankia jonizuota materijos būsena, panašia į esančią termobranduoliniuose reaktoriuose ar žvaigždėse.
Plazminiai varikliai pastarąjį dešimtmetį buvo užstrigę laboratorijose. O jų tyrimai didžiąja dalimi apsiribojo jau iškeltų į kosmosą palydovų varymo idėjomis.
Berkantas Gökselis iš Berlyno technikos universiteto su komanda dabar nori pritaikyti plazmos variklius lėktuvams. „Norime sukurti sistemą, galinčią veikti didesniame nei 30 kilometrų aukštyje, kur įprasti lėktuvai pakilti negali“, - sako jis. Ja netgi būtų galima gabenti keleivius iki kosmoso pakraščio ir aukščiau.
Tam reikėjo sukurti orą naudojantį plazminį reaktyvinį variklį, kurį būtų galima naudoti tiek pakilimui nuo žemė, tiek ir skrydžiams dideliame aukštyje.
Plazminiai reaktyviniai varikliai paprastai kuriami veikimui vakuume ar mažame slėgyje, koks būna aukštai atmosferoje, kur jiems reikia gabentis dujų atsargas. Bet B.Gökselio komanda dabar išbandė tokį variklį, kuris gali veikti vienos atmosferos oro slėgyje. „Mes pirmieji sukūrėme greitus ir galingus plazmos srautus žemės lygyje. Šios plazmos srovės gali pasiekti 20 km/s greitį“, - sako mokslininkų grupės vadovas.
Komanda naudojo nanosekundžių trukmės elektros išlydžių sistemą, įžiebiančią stūmos mišinį. Panaši technologija naudojama pulsiniuose detonaciniuose vidaus degimo varikliuose, kurie efektyvesni už standartinį kurą naudojančius variklius.
Minivariklių masyvui reikėtų nedidelės elektrinės pagaminamos energijos, o dabarties technologijomis sumontuoti ją orlaivyje nėra įmanoma
Tai buvo pirmas kartas, kai kas nors pulsinę detonaciją pritaikė plazmos varikliuose. Jasonui Cassibry iš Alabamos universiteto Hantsvilyje (JAV) variklis paliko įspūdį. „Jis galėtų smarkiai padidinti bet kurio lėktuvo nuskrendamą nuotolį ir sumažinti veikimo sąnaudas“, - pažymėjo ekspertas.
Bet kol technologija galės varyti tikrą lėktuvą, dar reiks įveikti daug kliūčių. Iš pradžių, komanda išbandė 80 milimetrų ilgio minivariklį, o naudojimui komercinių oro linijų lėktuvuose tokių minivariklių reikėtų 10 000, tad dabartinis dizainas tokio dydžio orlaiviams pernelyg sudėtingas. B.Gökselio komanda kol kas akis kreipia į mažesnius lėktuvus ir orlaivius. 100 – 1000 sujungtų minivariklių pakaktų mažam lėktuvėliui, o tai, komandos manymu, jau yra įgyvendinama.
Tačiau didžiausias apribojimas yra lengvų baterijų nebuvimas. Plazmos kūrimui ir palaikymui reikia labai daug elektros. „Minivariklių masyvui reikėtų nedidelės elektrinės pagaminamos energijos, o dabarties technologijomis sumontuoti ją orlaivyje nėra įmanoma“, - sako Danas Levas iš Techniono – Izraelio technologijos instituto. Energijos tiekimas yra ir didesnių variklių kūrimo barjeras. Naudojant didesnius variklius, jų lėktuve galima būtų montuoti mažiau, bet kiekvienam jų reikėtų daugiau galios.
B.Gökselis savo sistemų maitinimui tikisi proveržio kompaktiškų termobranduolinių reaktorių srityje. Kita galimybė galėtų būti fotovoltiniai skydeliai arba energijos tiekimas varikliams bevieliu būdu, sako jis.
O kol kas jis planuoja hibridinius lėktuvus, kuriuose kartu su pulsiniu detonaciniu vidaus degimo varikliu ar raketomis veikiantis jo plazminis variklis padėtų taupyti kurą.
