Небольшое отступление. Допустим, надо обогреть помещение. Самый простой способ - включить электрообогреватели и радоваться жизни. Но можно поступить иначе. Вместо электронагревателей включить тепловой насос, который будет низкотемпературное тепло окружающей среды перекачивать в помещение. И на 1 кВт затраченной электроэнергии можно таким образом получить 3-6 кВт тепловой энергии.
Представим турбореактивный двигатель. Входной компрессор засасывает воздух и сжимает его. Затем впрыскивается топливо, которое сгорает и затем раскалённые газы с большой скоростью вылетают через сопло, создавая реактивную силу. Но можно вспомнить, что средняя тепловая скорость молекул воздуха при температуре 20 градусов примерно 500 м/с. То есть, нам не надо затрачивать дополнительную энергию на то, чтобы придать молекулам сверхзвуковую скорость. Они уже двигаются с такой скоростью. Нужно только направить молекулы в нужном направлении. Идея очень простая. Для этого достаточно изготовить мембрану с конусными отверстиями. В данное время изготовить такую мембрану проблематично. Но в будущем это будет сделано. Рис.1.
Входное отверстие – 5-10 нм, а выходное 15-30 нм. Так как диаметр отверстия меньше длины свободного пробега молекул, то через такое отверстие молекулы могут пролетать только одиночные молекулы. И только те молекулы, которые двигаются в сторону мембраны и могут попасть во входное отверстие. Молекулы могут пролетать через такое отверстие разными способами.
Например, не касаясь стенок отверстия. Рис.2а. Максимальный угол вылета таких молекул не больше 45 градусов. А также могут ударяться в стенки отверстия и при этом изменять траекторию вылета. Возможны два крайних случая. Молекулы ударяются в стенки отверстия в радиальной плоскости. Рис.2б. Угол вылета таких молекул меньше 45 градусов. Другой крайний случай. Рис. 2в. Молекула летит около границы отверстия. Когда молекула ударяется близко к границе верхнего отверстия, то угол вылета может быть и больше 45 градусов. Но таких молекул не много. Так как молекулы вылетают из отверстия под углом от 0 до 45 градусов, то можно принять, что все молекулы вылетают под углом 37 градусов к оси отверстия. То есть, все молекулы вылетают как бы вдоль оси отверстия со скоростью 400 м/с.
Скорость воздушного потока от мембраны при этом будет 0,67 м/с. Если кого-то смущает такая цифра, то можно вспомнить, что молекулы воздуха действуют на стену в комнате с силой 10 тонн на 1 кв. метр и никаких ураганов в комнате при этом не наблюдается. Допустим, имеется дисковый ЛА диаметром 4 метра. Площадь нижней части - 12,56 кв. метров. Подъёмная сила - 389 кг. Что для индивидуального ЛА вполне приемлемо. Можно садиться и взлетать вертикально прямо с дачного участка. Тем более, что скорость воздушного потока от такого ЛА меньше 1 м/с. Все растения на грядках уцелеют.
