Теория Володько Ю.И. Ламинарное истечение сжатого воздуха в атмосферу и бестопливный монотермический двигатель.

Исследованы силы, действующие на плоском срезе щелевого сопла при ламинарном истечении сжатого воздуха в атмосферу. На основе расчетов и экспериментальных исследований предложен бестопливный монотермический двигатель, т.е. гипотетическая энергетическая установка для получения механической (или электрической) энергии без затрат какого-либо топлива только за счет охлаждения атмосферного воздуха, прошедшего через установку. Выброс охлажденного воздуха является единственным видом воздействия указанного двигателя на окружающую среду. Рассмотрен также новый принцип полета и соответствующий летательный аппарат.

Предисловие

Исследования истечения сжатого газа через сопло (щель) в среду, заполненную тем же газом при более низком давлении, известны уже достаточно давно. В этих исследованиях обычно рассматривается важный для практики случай истечения со звуковой или сверхзвуковой скоростью. Развитие струйной техники обусловило интерес к истечению воздуха с относительно небольшой скоростью (в том числе к ламинарному истечению). Поиск новых возможностей для создания тяги или подъемной силы определил необходимость исследования ламинарного истечения сжатого воздуха в атмосферу.

При выполнении такого экспериментального исследования получены вполне приемлемые для практических целей значения тяги на единицу несущей поверхности, и кроме того обнаружено, что располагаемая механическая энергия истекающей струи значительно (в два и более раза) превышает механическую энергию, необходимую для сжатия воздуха. В дальнейшем этот последний результат многократно повторился при испытании разнообразных сопел. Избыток механической энергии не может быть в этом эксперименте ни откуда взят кроме, как из окружающей среды, точнее из атмосферного воздуха, в котором, однако, энергия находится не в виде механической энергии, а в виде рассеянной тепловой энергии. Следовательно, ламинарная струя сжатого воздуха представляет собой прямой преобразователь внутренней тепловой энергии атмосферного воздуха в механическую энергию, и, мало того, для подобного преобразования необходим только один уровень температуры воздуха, независимый от работы преобразователя.

Автор отчетливо представляет себе, что подобное утверждение, прямо противоречащее второму началу термодинамики в его общепринятых в настоящее время формулировках (и признанных границах его применимости ), не вызовет сочувствия и поддержки у большинства из той части научной общественности, интересы которой близки к теплофизике (в частности, термодинамике) и ее инженерным приложениям. В последнее время (с 1991 года) дискуссия о втором начале термодинамики обострилась. На основе идеи К.Э. Циолковского в ряде опубликованных работ предлагается существенная коррекция формулировок второго начала и пересмотр границ применимости последнего. Дважды - в декабре 1996 года и в марте 1998 года, в Москве под патронажем РАН и Миннауки прошли представительные семинары по этой тематике. Обрели известность и российские инициаторы пересмотра второго начала - Г.Н. Буйнов, В.Г. Родионов, В.И. Лихачев, Е.Г. Опарин, Г.В.Скорняков и др. В понимании автора, сущность их представлений состоит в том, что в замкнутой системе, каковой является (по Клаузиусу) Вселенная, где повсеместно постоянно присутствуют поля тяготения, все процессы могут самопроизвольно протекать не только в "прямом" направлении, определяемом вторым началом термодинамики в его традиционных формулировках, - от более нагретого тела к менее нагретому, т.е. в направлении уменьшения существующих температурных градиентов, от меньших значений энтропии к большим, т.е. от упорядоченности к хаосу, но и в противоположном, «обратном» направлении. При этом, что особенно важно, процессы, идущие в «обратном» направлении, имеют место не где-то в отдаленных частях бесконечной Вселенной или иных мирах, а здесь же, например, на Земле, и конкурируют с процессами, идущими в «прямом» направлении. Определились и убежденные сторонники традиционных взглядов на второе начало - в России это профессора А.М. Семенов, В.С. Воробьев, Л.М. Биберман, Э.Э. Шпильрайн, В.М. Бродянский, акад. В.В. Сычев и др., которые и определяют сейчас мнение РАН по этому вопросу.

Следует понимать, что практически во всех науках - и в термодинамике тоже, аксиоматическая база или начала являются, обычно самым слабым местом той или иной науки, основываясь, как правило, на некоем неопределенном и неограниченном совокупном опыте человечества, допускающем весьма разноречивое толкование в каждое данное время и склонном сильно изменяться с течением времени. К тому же начала термодинамики, и, в особенности, второе начало, абстрактны, с трудом допускают их непосредственное чувственное восприятие человеком. Поэтому гипотетическое второе начало термодинамики в формулировках, основанных на идее К.Э. Циолковского, обосновано, на взгляд автора, этим опытом ничуть не хуже, чем второе начало в его общепринятых формулировках. Это последнее несмотря на 150 лет его существования и поныне представляет собой гипотезу скорее всего в целом, т.е. в общепринятых границах применимости второго начала, не допускающую строгого логического доказательства и исчерпывающей опытной проверки.

Следовательно, в качестве второго начала термодинамики в настоящее время существуют по крайней мере две равновеликих гипотезы. Думается, что нет никаких научных (да и просто законных) оснований для блокады сведений о других (кроме общепринятых) формулировках второго начала, наблюдающейся в российских научных журналах и иных информационных средствах, впрочем также и за рубежом. Примерами такой информационной блокады является заявление редакционной коллегии петербургского «Журнала технической физики» по поводу опубликованной в нем статьи Г.В. Скорнякова о втором начале термодинамики, а также решение Оргкомитета научных чтений памяти К.Э. Циолковского от 8 июня 1998 года, отказавшего в создании секции для рассмотрения научных трудов в развитие работы К.Э. Циолковского в области термодинамики. Поистине удивительным образом благодарные потомки разбраковывают научное наследие великого ученого. Россия уже имеет печальный опыт внедрения единообразия в мысли например, в генетике и кибернетике, обернувшийся сейчас глубоким отставанием в генной инженерии и компьютерной технике.

Автор пытался, насколько это возможно, придерживаться в данной работе только фактов, добытых им в эксперименте или при теоретических изысканиях, не вдаваясь в рассмотрение общетеоретических и мировоззренческих вопросов. Тем не менее автору ближе сторонники критического, нетрадиционного подхода ко второму началу, хотя бы потому, что, с одной стороны, предлагаемая ими гипотетическая картина мира более изящна и не противоречит царящей в нем всеобщей сбалансированности, а с другой - более оптимистична и отрицает безнадежность, свойственную традиционному взгляду, как в общетеоретическом плане («тепловая смерть Вселенной»), так и в более близкой практической перспективе (надвигающаяся экологическая катастрофа и истощение запасов энергоносителей). Полученные результаты по ламинарному истечению сжатого воздуха в атмосферу вполне могут рассматриваться как одно из подтверждений правильности идей К.Э. Циолковского в области термодинамики. В то же время эти результаты позволяют предположить, что для существования процессов, идущих в упомянутом выше «обратном» направлении, не всегда обязательно наличие полей тяготения.

Скачать (DjVu - 1.37 Mb) http://www.radiotexnika.ru/djvu/fizika/volodko.djvu