Voir la source de Accélérateur MHD

Un '''accélérateur MHD''' ([[magnétohydrodynamique]]) est un [[convertisseur MHD]] qui met en mouvement un [[fluide (matière)|fluide]] [[Conducteur (physique)#Électricité|conducteur]], grâce à un [[champ électrique]] et un [[champ magnétique]] combinés.

Le principe de base est le même que celui d'un [[moteur électrique]]. Tous deux possèdent un [[inducteur]] ([[électroaimant]]) générant un [[champ magnétique]] dans un [[induit]].
* Dans le cas d'un moteur conventionnel, cet induit est [[État solide|solide]] : c'est une [[bobine (électricité)|bobine]] constituée d'un enroulement de fil métallique.
* Dans le cas d'un accélérateur MHD, cet induit est [[fluide (matière)|fluide]] : [[liquide]] conducteur ([[eau]] salée, [[métal]] liquide) ou [[gaz]] [[ionisation|ionisé]] (appelé [[physique des plasmas|plasma]]).

Les accélérateurs MHD n'utilisent donc pas de [[pièce mécanique]] mobile, contrairement aux moteurs électriques traditionnels, ils convertissent directement l'énergie électromagnétique en [[énergie cinétique]]. Un fluide est mis en mouvement dans un champ magnétique, par un champ électrique débitant un [[courant électrique]] aux bornes d'[[électrode]]s immergées dans le fluide.

== Principe ==

=== Mouvement d'une particule chargée dans un champ électrique (loi de Coulomb) ===
{{Section à recycler|date=15 juillet 2020|motif=Pas clair du tout}}

Sans champ magnétique, la présence d'un champ électrique ([[électrostatique]]) {{douteux|accélère|date=juillet 2020}} les particules [[Charge électrique|chargées]] d'un fluide conducteur par la [[Loi de Coulomb (électrostatique)|force électrostatique]] (selon la loi de Coulomb) :
{| align="center" border="0"
| width="210" align="center" |
<math>\vec F_e \ = \ q \; \vec E \,</math>
| width="400" |
* <small>'''''F<sub>e</sub>''''' est la ''force électrostatique'', en [[newton (unité)|newtons]]</small>
* <small>'''''q''''' est la charge de la particule, en [[coulomb]]s</small>
* <small>'''''E''''' est le champ électrique, en [[Volt/mètre|volts par mètre]]</small>
|}

Le sens de cette force est opposé pour les particules positives (accélérées du + vers le -) et les particules négatives (accélérées du - vers le +). Le fluide (par exemple un gaz ionisé ou plasma) est dans ce cas globalement neutre et reste statique. Dans le cas particulier où une seule espèce chargée est extraite d'un plasma (par exemple les électrons) et temporairement stockée, le plasma n'est plus neutre et les ions positifs restants peuvent être accélérés électrostatiquement, avec le reste du fluide par le jeu des collisions ion-ion et ion-neutre : c'est le principe du [[moteur ionique]].

=== Mouvement d'une particule chargée dans des champs électrique et magnétique (force de Lorentz)  ===
Dans le cas où un champ magnétique est présent, les particules chargées accélérées par un champ électrique au sein de ce champ magnétique subissent une [[force électromagnétique]] dite [[force de Lorentz]] selon l'équation :

{| align="center" border="0"
| width="210" align="center" |
<math> \vec F_{em} \ = \ q \, \vec E \ + \ q \, \vec v \wedge \vec B \,</math>
| width="400" |
* <small>'''''F<sub>em</sub>''''' est la ''force électromagnétique'' ou ''force de Lorentz'', en [[newton (unité)|newtons]]</small>
* <small>'''''q''''' est la charge de la particule, en [[coulomb]]s</small>
* <small>'''''E''''' est le champ électrique, en [[volt]]s par [[mètre]]</small>
* <small>'''''v''''' est la vitesse de la particule, en [[mètre par seconde|mètres par seconde]]</small>
* <small>'''''B''''' est le champ magnétique, en [[tesla (unité)|teslas]]</small>
|}

Le sens de cette force dépend de la charge '''''q''''', il est donc inverse pour les particules positives et les particules négatives.

=== Cas d'un conducteur solide (force de Laplace) ===
Cette force de Lorentz est souvent simplifiée, dans le cas d'un conducteur électrique solide tel qu'un [[fil électrique]], en la [[force de Laplace]] :
{| align="center" border="0"
| width="210" align="center" |
<math> d\vec F \ = I\ d \vec L \wedge \vec B \,</math>
| width="400" |
* <small>'''''I''''' est le courant électrique, en [[Ampère (unité)|ampères]]</small>
|}

Les vecteurs '''''F''''', '''''I''''' et '''''B''''' sont [[perpendiculaire]]s les uns aux autres et forment un [[trièdre]] dans l'espace selon la [[Règle de la main droite#Repère direct|règle de la main droite]] (= trièdre direct).

=== Cas d'un conducteur fluide (MHD) ===
{{Section à recycler|date=18 juillet 2020}}
Un fluide conducteur (liquide ou gaz ionisé) possède en son sein des [[porteur de charge|porteurs de charge]] de différents signes : [[cation|ions positifs]] et [[anion|ions négatifs]] ainsi que, dans le cas d'un plasma, des [[Modèle de l'électron libre|électrons libres]] (négatifs).

La force de Lorentz dans une interaction MHD n'agit pas sur une particule chargée isolée, ni sur les électrons libres parcourant le réseau atomique d'un métal conducteur. C'est une [[densité de force]] ou « force volumique » (une force par unité de volume) agissant sur une densité de charge homogène dans le volume d'un fluide en mouvement :

{| align="center" border="0"
| width="210" align="center" |
<math>\vec f \ = Q \vec E + \vec J \wedge \vec B\,\!</math>
| width="400" |
* <small>'''''f''''' est la [[densité de force]] ou ''force de Lorentz volumique'', en [[newton (unité)|newtons]] par [[mètre cube]]</small>
* <small>'''''Q''''' est la [[densité de charge]], en [[coulomb]]s par [[mètre cube]]</small>
* <small>'''''J''''' est la [[densité de courant]], en [[ampère par mètre carré|ampères par mètre carré]]</small>
|}

Le champ électrique ''accélère'' les particules chargées vers les électrodes en sens opposé selon leur charge et le champ magnétique ''dévie'' ces particules chargées, durant leur accélération, également en sens opposé selon leur charge. {{peu clair|Cette double inversion|date=12 juillet 2020}}, accélération électrique puis déviation magnétique, {{refnec|résulte en une distribution des forces de Lorentz toutes parallèles et de même sens|date=12 juillet 2020}}. Le fluide est mis en mouvement uniforme, car toutes les particules, quelle que soit leur charge (positive et négative, de même que les particules neutres par le jeu des collisions), sont entraînées {{peu clair|dans le même sens|date=15 juillet 2020}}.

[[Fichier:MHD_generator.png]]

== Typologie ==
=== Champs électromagnétiques ===
On distingue les accélérateurs MHD :
* à conduction : création de courants électriques dans le fluide par des électrodes, en présence d'un champ magnétique généralement uniforme ;
* à induction : création de [[courant induit|courants induits]] dans le fluide par un champ magnétique ''variable'' (selon la [[loi de Lenz]]), sans électrode.

=== Écoulement du fluide ===
Si le fluide est accéléré à l'intérieur d'un conduit dans lequel est concentrée l'interaction MHD, il s'agit d'un accélérateur MHD '''à écoulement interne''' (écoulement à la manière des [[tuyère]]s des [[moteur à réaction|moteurs à réaction]]).

Si les champs électromagnétiques agissent sur le fluide environnant la paroi extérieure d'un appareil, il s'agit d'un accélérateur MHD '''à écoulement externe''' (écoulement à la manière des micro-organismes [[cilié]]s tels la [[paramécie]]).

=== Géométries ===
Les convertisseurs MHD fonctionnant sans pièce mécanique mobile, ils peuvent prendre une multitude de formes :
* écoulement interne, dans des canaux à veine ronde, carrée, annulaire, hélicoïdale, etc. Exemples : tuyères de Faraday à électrodes planes ou segmentées, tuyères de Hall à électrodes décalées ;
* écoulement externe, linéairement le long de surfaces planes ou quasi planes (tuiles MHD) ou radialement autour de formes en volume (géométries cylindrique, sphérique, coniques, discoïdales…).

== Applications ==
Les accélérateurs MHD sont principalement utilisés dans l'industrie sous forme de pompes électromagnétiques ainsi que dans les aspects propulsifs de véhicules de haute technologie ; et pour certains types d'[[arme]]s [[militaire]]s.

=== Pompes électromagnétiques ===
Les pompes électromagnétiques se divisent en quatre grandes catégories :
* les '''pompes à conduction''' :
** à courant continu,
** à courant alternatif monophasé ;
* les '''pompes à induction''' à courants polyphasés :
** plates (à barres de court-circuit, FLIP en anglais),
** annulaires (dites aussi cylindriques, ALIP en anglais).

Les ''pompes à conduction à courant continu'' se rapprochent de la [[roue de Barlow]]. Deux électrodes injectent un courant continu pendant qu'un électroaimant (ou un [[aimant permanent]]) crée le champ magnétique. Leur grand inconvénient est qu'il faut mettre en œuvre des intensités très élevées pour des tensions très faibles, d'où des pertes énormes par effet Joule proportionnel au carré de l'intensité (dans la pompe, dans l'alimentation en courant et dans le système [[redresseur]]). Leurs deux avantages fondamentaux sont leur compacité et leur capacité à supporter de hautes températures sans refroidissement. Dans certains cas particulier de pompes de petite taille, des bobinages en argent ont permis un fonctionnement à des températures pouvant atteindre {{tmp|600|°C}}.

Les ''pompes à conduction à courant alternatif'' font appel aux deux phénomènes de conduction et d'induction. Leur fonctionnement rappelle celui de certains [[transformateur]]s à [[entrefer]]. Leur principal défaut, hormis leur très faible rendement, est la [[cavitation]]. La pression à l'entrée de la pompe doit donc à tout instant être suffisante (le plus souvent supérieure à un bar).

Les ''pompes à induction'' se rapprochent des [[Machine asynchrone|moteurs asynchrones]]. Le rendement de ces machines est de l'ordre de 15 à 45 %. Il y a plusieurs causes à la limitation du rendement : les métaux liquides sont le plus souvent véhiculés par des conduits eux-mêmes métalliques, qui sont le siège de courants électriques parasites induits et de courants de dérivation dans le cas des pompes plates, l'ensemble provoquant des pertes très importantes par effet Joule. Les effets d'extrémités (à l'entrée et à la sortie de la pompe) génèrent des courants parasites diminuant de 15 % à 35 % la puissance d'une pompe et donc son rendement. L'épaisseur de l'entrefer est très importante, à cause d'une part de l'épaisseur du conduit et d'autre part de l'épaisseur des isolants thermiques à mettre en œuvre ([[sodium]], [[aluminium]], [[magnésium]], [[zinc]]…). À cet entrefer physique s'ajoute un entrefer magnétique supplémentaire, dit entrefer de Carter, lié aux effets de denture de l'inducteur. Ces entrefers centimétriques génèrent des fuites magnétiques. Dans la majorité des cas ces champs magnétiques de fuite sont plus importants que les champs magnétiques utiles. Les bobinages devant produire les champs magnétiques inducteurs sont donc très volumineux et sont le siège de pertes par [[effet Joule]] importantes. Ils doivent donc être refroidis par de puissants systèmes de ventilation.

Tous ces types de pompes ont été très utilisés dans les circuits secondaires et de secours du [[réacteur nucléaire]] [[Superphénix]] pour faire circuler le [[sodium]] liquide, ainsi que dans certaines [[fonderie]]s d'aluminium pour doser ou transférer l'aluminium liquide.

=== Propulsion spatiale ===
Les accélérateurs MHD dans l'espace sont généralement appelés ''propulseurs électromagnétiques à plasma'' (le [[Physique des plasmas|plasma]] est un [[gaz]] [[ionisation|ionisé]]). Ils s'inscrivent dans le futur proche de l'[[Propulsion spatiale|exploration spatiale]] au {{s-|XXI}}<ref>{{en}} R.H. Frisbee, « [http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/7684/1/03-1848.pdf Advanced propulsion for the XXIst century] », ''JPL'', AIAA-2003-2589, juillet 2003.</ref>.

Un gaz ionisé peut être accéléré grâce aux [[Force électromagnétique|forces de Lorentz]], interaction de courants électriques, émis à travers ce gaz, avec des champs magnétiques soit directement induits par ces courants (''self-field accelerators'') soit générés par des [[solénoïde]]s externes (''applied-field accelerators''). Les propulseurs équipés de solénoïdes peuvent d'ailleurs être conçus pour fonctionner sans décharge électrique dans le gaz (et donc sans électrode), par [[induction magnétique|induction]]. Dans ce cas, c'est un champ magnétique rapidement variable qui induit des courants électriques dans le gaz, la combinaison des deux générant les forces de Lorentz. La propulsion électromagnétique est la sous-catégorie la plus évoluée de la [[Propulsion électrique (spatial)|propulsion électrique]]<ref>Lire à ce propos l'ouvrage de référence sur la propulsion électrique :<br />{{en}} R.G. Jahn, ''[http://alfven.princeton.edu/papers/JahnPhysEP.pdf Physics of Electric Propulsion]'', McGraw-Hill Books Co, NY, 1968<br />et les développements récents :<br />{{en}} R.G. Jahn, E.Y. Choueiri, « [http://alfven.princeton.edu/papers/Encyclopedia.pdf Electric Propulsion] », {{p.|125-141}} dans ''Encyclopedia of Physical Science and Technology'', Princeton University, Academic Press, vol. 5, III Ed. 2002 ; J.M. Sankovic, « [http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2002/TM-2002-210609.pdf NASA Technology Investments in Electric Propulsion: New Directions in the New Millennium] », Glenn Research Center, NASA, 2002.</ref>, qui en compte trois :
# '''Propulsion électrothermique'''. De telles interactions peuvent servir, dans une première approche, à ''compresser'' un [[arc électrique]] de grande intensité dans une colonne d'hydrogène, afin de chauffer ce gaz et de l'éjecter en expansion à travers une tuyère divergente : on parle alors de [[propulseur électrothermique]], dont une réalisation est l'[[arcjet]] ;
# '''Propulsion ionique électrostatique'''. On envisage ensuite d'utiliser ces forces pour ''contraindre'' magnétiquement un plasma à l'intérieur d'une enceinte dont on extrait uniquement des [[ion]]s, accélérés par un [[champ électrique]], ou encore pour ''contrôler'' magnétiquement la direction de diffusion de ces ions une fois sortis de l'enceinte : c'est un [[moteur ionique]] (à forces [[électrostatique]]s) où le champ magnétique joue un rôle de ''confinement''. Ces moteurs ioniques électrostatiques permettent de grandes vitesses d'éjection (en moyenne, {{unité|40|km/s}}) mais génèrent de faibles [[Poussée (aérodynamique)|poussées]] (à cause de la faible densité du flux ionique) et sont utilisés pour le contrôle fin de l'orbite de satellites et la propulsion de sondes spatiales où la durée de voyage n'est pas critique ;
# '''Propulsion plasmique électromagnétique'''. Ces forces peuvent enfin être elles-mêmes de nature propulsive, en accélérant directement le plasma. On parle alors de ''propulseurs électromagnétiques à plasma''.

<br />
Voici les principaux moteurs électromagnétiques à plasma, par puissance croissante.

* '''PPT''' : Le ''Pulsed Plasma Thruster'' ({{lien|lang=en|trad=Pulsed plasma thruster|fr=Propulseur à plasma pulsé}})<ref>{{en}} ''[http://www.nasa.gov/centers/glenn/about/fs23grc.html Pulsed Plasma Thrusters]'', NASA, Glenn Research Center, 2004.</ref> utilise l'énergie électrique pour décaper un matériau solide ablatif (généralement du [[Polytétrafluoroéthylène|téflon]]), processus qui l'ionise. Ce plasma peu dense est ensuite accéléré électromagnétiquement par une impulsion magnétique ultra-brève, générée par un solénoïde, qui induit des courants électriques dans le plasma s'opposant au champ magnétique inducteur, et ''in fine'' leur répulsion mutuelle par [[Induction magnétique|induction]] selon la [[loi de Lenz]]. La poussée est extrêmement courte et faible (quelques micronewtons), et est donc utilisée à des fins de pointage de précision ou pour remonter une orbite.

* '''PIT''' (''Pulsed Inductive Thruster'', {{lien|lang=en|trad=Pulsed inductive thruster|fr=Propulseur inductif pulsé|texte=propulseur à induction pulsé}})<ref>{{en}} ''[http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930023164_1993023164.pdf The PIT MkV Pulsed Inductive Thruster], CL. Dailey, R.H. Lovberg, ''Lewis Research Center'', Contract NAS 1-19291, NASA-CR-191155, 13 juillet 1993.</ref> : utilise un solénoïde plat (généralement d'un mètre de diamètre) et un injecteur de gaz à valve ultra-rapide, qui injecte quelques milligrammes de propulsif au milieu de la bobine. Un banc de [[Condensateur (électricité)|condensateur]]s se décharge dans le solénoïde en 10 microsecondes sous {{unité|30|kV}}, générant dans le gaz une brève impulsion de champ magnétique axial, inductif, qui ionise le gaz. Le gaz est alors repoussé vers la sortie sous l'effet des courants induits, selon la [[loi de Lenz]]. L'avantage principal de ce type de propulseur à induction est le confinement du plasma loin de la paroi, ainsi que l'absence d'électrodes et d'arc électrique, ce qui élimine l'érosion. Un autre avantage du PIT est sa polyvalence à fonctionner avec divers propulsifs, tels que l'[[argon]], mais aussi l'[[hydrazine]], l'[[ammoniac]], le [[dioxyde de carbone]]... à des impulsions spécifiques maximales de 6000 secondes avec un rendement de 60 %, un PIT de {{unité|1|MW}} fonctionnerait en {{unité|200|Hz}}.

* '''[[propulseur magnétoplasmadynamique|Propulseur MPD]]''' ou '''LFA''' : moteur électromagnétique de haute puissance (quelques centaines de kilowatts à plusieurs mégawatts électriques par propulseur) le plus étudié depuis les années 1960 est le propulseur MPD (magnétoplasmadynamique) également appelé LFA (''Lorentz Force Accelerator'') dans ses versions améliorées. Les propulseurs MPD les plus performants permettent à la fois une poussée très forte (jusqu'à 200 newtons) et des vitesses d'éjection élevées (atteignant la centaine de kilomètres par seconde, avec des [[impulsion spécifique]] de l'ordre de {{unité|10000|secondes}}).

* '''[[VASIMR]]''' : Le ''Variable specific impulse magnetoplasma rocket''<ref>{{en}} ''[http://www.jsc.nasa.gov/roundup/online/2003/0903_p4_5.pdf The potential of plasma]'' ; ''[http://ston.jsc.nasa.gov/collections/TRS/_techrep/TP-1995-3539.pdf Rapid Mars Transits With Exhaust-Modulated Plasma Propulsion]'', F.R. Chang-Díaz, M.M. Hsu, E. Braden, I. Johnson, T. Fang Yang, NASA Technical Paper 3539, mars 1995</ref> (Fusée magnétoplasma à impulsion spécifique variable) utilise une force propulsive continue, d'origine principalement électrothermique, avec une composante utilisant les [[force électromagnétique|forces électromagnétiques]] qui éjecte de l'hydrogène ou de l'hélium ionisé. L'appareil fait intensivement appel aux champs électromagnétiques variables (sans électrodes), à travers une série de plusieurs « cellules magnétiques ». À vitesse maximale (''Escape Mode'', pour s'extraire de la gravité planétaire), VASIMR doit être capable d'assurer une poussée continue -quoique temporaire- de 500 newtons avec une impulsion spécifique de {{unité|6000|secondes}}. À vitesse de croisière (''Cruise Mode'', entre deux planètes) VASIMR doit donner continuellement une poussée de 50 newtons sous l'impulsion spécifique record de {{unité|30000|secondes}}. Voir l'article [[Propulsion magnéto-plasmique à impulsion spécifique variable|VASIMR]].

* '''PMWAC''' (''Propagating Magnetic Wave Plasma Accelerator'')<ref>{{en}} ''[http://alfven.aa.washington.edu/MAP/APS%202005%20pmwp.pdf Propagating Magnetic Wave Plasmoid Accelerator]'', University of Washington, Aeronautics and Astronautics Department, Plasma Dynamics Lab, Seattle</ref> ou '''IPA''' (''Inductive Plasma Accelerator'')<ref>{{en}} [http://alfven.aa.washington.edu/IPA/APS%202005%20IPA.pdf Inductive Plasma Accelerator (IPA)], Plasma Dynamics Laboratory, University of Washington, Seattle</ref> : Propulseur à induction par onde magnétique (sans électrode). De multiples solénoïdes sont placées en série les uns à la suite des autres autour d'une tuyère cylindrique, à l'intérieur de laquelle ils génèrent un champ magnétique axial. Ce champ est d'abord uniforme, il magnétise le plasma qui se retrouve accessoirement confiné loin de la paroi. Les solénoïdes subissent ensuite individuellement une élévation impulsionnelle du courant électrique les parcourant. Cette impulsion électrique est distribuée dans chaque solénoïde avec la même [[amplitude]] mais en [[déphasage]] par rapport au solénoïde précédent, de telle sorte qu'une onde magnétique [[péristaltisme|péristaltique]] se met à parcourir l'intérieur du tube. Le plasma est accéléré en suivant cette onde, entraîné par le pincement des lignes de champ générant une hausse localisée de la pression magnétique (le plasma est [[Diamagnétisme|diamagnétique]] et fuit les régions où le champ magnétique est élevé), et expulsé par les forces de Lorentz, générées par l'interaction du champ magnétique axial avec les courants azimutaux qu'il induit dans le plasma du fait de l'élévation rapide de son intensité. Ces forces de Lorentz ont en effet à la fois une composante centripète (confinante) et axiale (propulsive). Un propulseur à onde magnétique de {{unité|5|mètres}} de long et d'une puissance de {{unité|2|MW}} propulse un plasma à la vitesse de {{unité|300|km/s}} (I<sub>sp</sub> = {{unité|30000|s}}) et une poussée record de {{unité|4000|newtons}}. Une version de {{unité|25|mètres}} et {{unité|20|MW}} à la même poussée offre une vitesse d'éjection record de {{unité|1000|km/s}} (I<sub>sp</sub> de 100 000 secondes)<ref>{{en}} ''[http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/fellows/nov99/359Slough.pdf Propagating Magnetic Wave Accelerator (PMWAC) for Manned Deep Space Missions]''</ref>.

=== Propulsion maritime ===
Les premières études sur la propulsion MHD en milieu océanique datent de la fin des années 1950 aux États-Unis<ref>{{fr}} Jean-François Augereau, « Le silence d'Octobre Rouge », ''[[Le Monde]]'', 24 juin 1992 ; article dressant l'historique de la propulsion MHD maritime.</ref>. En 1958, l'ingénieur Stewart Way, du département [[Recherche et développement|R&D]] de [[Westinghouse]] à [[Pittsburgh]], publie un premier rapport officiel<ref>{{en}} S. Way, ''Examination of Bipolar Electric and Magnetic Fields for Submarine Propulsion'', Preliminary Memorandum Communication to U.S. Navy [[Bureau of Ships]], 15 octobre 1958.</ref> sur le sujet. En 1961, Warren A. Rice dépose le premier [[brevet]]<ref>{{en}} ''[https://patentimages.storage.googleapis.com/05/bf/74/243dfb22257e3e/US2997013.pdf Propulsion system]'', W.A. Rice, US Patent #2,997,013, 22 août 1961 ; US Patent #3,106,058, 8 octobre 1963.</ref>, en parallèle aux travaux des américains James B. Friauf<ref>{{en}} J.B. Friauf, « Electromagnetic Ship Propulsion », ''Journal of the American Society of Naval Engineers'', février 1961, {{p.|139-142}}.</ref> et O. M. Phillips<ref>{{en}} O.M. Phillips, « The Prospects for magnetohydro-dynamic ship propulsion », ''Journal of Ship Research'', vol.5, {{n°|4}}, {{p.|43-51}}, mars 1962.</ref>. Un second rapport de Stewart Way<ref>{{en}} ''Propulsion of submarines by Lorentz forces in the surrounding sea'', S. Way, ASME Paper 64 WA/ENER7, 29 novembre-4 décembre 1964.</ref> est publié en 1964 par l'[[American Society of Mechanical Engineers]] (ASME). En 1966, S. Way teste avec succès le premier modèle-réduit de submersible à propulsion MHD muni de deux électrodes, long de {{unité|3|mètres}} et pesant {{Unité|400|kg}}, dans la baie de [[Santa Barbara (Californie)|Santa Barbara]], en Californie. Ces recherches sont stoppées durant la décennie suivante, en raison de l'impossibilité de fabriquer les [[bobine (électricité)|bobines]] produisant de très forts champs magnétiques nécessaires à un rendement MHD correct. Les [[Union des républiques socialistes soviétiques|Soviétiques]] continuent cependant les recherches militaires sur la propulsion MHD des [[sous-marin]]s, afin de rendre ceux-ci silencieux et donc [[Furtivité|furtifs]].

La disponibilité d'[[électroaimant]]s [[supraconductivité|supraconducteurs]], capables de produire les champs magnétiques nécessaires (plusieurs [[Tesla (unité)|teslas]]), relance ensuite ces études. Aux États-Unis, celles-ci sont destinées en priorité aux submersibles de l'[[US Navy]]<ref>Recherches effectuées notamment à l'ARL (''Applied Research Laboratory'') de l'[[Université de Pennsylvanie]], à l'ANL ([http://www.anl.gov/Media_Center/News/History/news960831.html Argonne National Laboratory]) de [[Chicago]], et au ''Naval Underwater System Center'' de [[Newport (Rhode Island)|Newport]] (devenu le ''Naval Undersea Warfare Center, Newport'' dit "NUWC-N")</ref>. Dans les années 1990, l'Université de Pennsylvanie mène des expériences au FBNML (''Francis Bitter National Magnet Laboratory'') du MIT ([[Massachusetts Institute of Technology]]) en circuit fermé une configuration hélicoïdale, et obtient des vitesses d'écoulement de {{unité|3.7|mètres}} par seconde et un rendement de 10 % avec un champ magnétique de 8 teslas<ref>{{en}} ''[http://pdf.aiaa.org/jaPreview/JPP/1995/PVJAPRE23978.pdf Studies of Helical Magnetohydrodynamic Seawater Flow in Fields up to Twelve Teslas]'' (T.F. Lin, J.B. Gilbert), Journal of Propulsion and Power, vol.11, {{n°|6}}, {{p.|1349-1355}}, nov-décembre 1995.</ref>. En parallèle à ces recherches universitaires, l'US Navy ne commente pas les éventuelles réalisations effectives, mais publie à la même époque plusieurs brevets<ref>{{en}} ''[http://www.juliengeffray.fr/mhd/pdf/5333444.pdf Superconducting Electromagnetic Thruster]'', J.C.S Meng, US Navy, brevet US #5,333,444, 2 août 1994 ; ''[http://www.npt.nuwc.navy.mil/patents/equip/5369992.pdf Seawater magnetohydrodynamic test apparatus]''], J.C.S. Meng, NUWC-N, brevet US #5,369,992, 11 février 1993 ; ''[http://www.juliengeffray.fr/mhd/pdf/5685966.pdf Bubble capture electrode configuration]'', A.M. Aaron, S.C. Dickinson, US Navy, brevet US #5,685,966, 20 octobre 1995.</ref> décrivant des sous-marins à propulsion MHD et à diminution de la [[traînée]] par contrôle de la [[couche limite]] en [[poupe (bateau)|poupe]].

Les Japonais mènent des recherches civiles sur la propulsion MHD depuis les [[années 1970]]. L'université de la marine marchande de [[Kobé]] réalise en 1976, sous la direction du physicien Yoshiro Saji, une première maquette suivie d'une seconde de {{unité|3.6|mètres}} de long pesant {{Unité|700|kg}} en 1979, et envisage à cette époque la future construction d'un [[brise-glace]] sans hélices propulsé par MHD<ref>{{fr}} « [http://www.juliengeffray.fr/mhd/pdf/S&V883-MHD.pdf "MHD" : la vitesse sans moteur et sans hélice] », ''Science et Vie'', {{n°|883}}, {{p.|80-87}}, avril 1991.</ref>. Le premier véritable navire à propulsion MHD, le [[Yamato 1]] (utilisant 12 accélérateurs linéaires de Faraday) navigue pour la première fois en 1992.

La [[Chine]] teste également à la fin des [[années 1990]] un prototype de bateau à propulseur MHD hélicoïdal muni d'un électroaimant de 5 teslas, le ''HEMS-1''<ref>{{en}} ''[http://mhd.ing.unibo.it/Beijing%201999/Vol%20II/38%20-%20A%20Superconducting%20Helical%20MHDP%20Experiment%20Ship%20(HEMS-1).pdf  A superconducting helical MHDP experiment ship (HEMS-1)]''.</ref>, et entreprend un partenariat avec le Japon pour tester la propulsion MHD en laboratoire avec des champs magnétiques de grande intensité (15 teslas)<ref>{{en}} ''[http://pdf.aiaa.org/preview/CDReadyMPDL02_588/PV2002_2173.pdf Performance analysis of helical MHD thruster in 14 Tesla]'', AIAA 2002-2173, Chinese Academy of Sciences, 33rd Plasmadynamics and Lasers Conference, Maui, Hawaii, 20-23 mai 2002.</ref>.

En [[France]], le physicien [[Jean-Pierre Petit]] du [[Centre national de la recherche scientifique|CNRS]] réalise, à l'Institut de Mécanique des Fluides de Marseille (IMFM), en 1976, l'annihilation de la vague d'étrave et de la [[turbulence de sillage]] autour d'un profil cylindrique, immergé dans un courant d'eau acidulée dans un champ magnétique de 4 teslas, par les forces de Lorentz en écoulement externe<ref>{{en}} Jean-Pierre Petit, « [http://www.juliengeffray.fr/mhd/pdf/is_supersonic_flight_without_shock_wave_possible.pdf Is supersonic flight without shock wave possible?] (analogic results in hydraulics) »,  ''VIII International Conference on MHD Electrical Power Generation'', Moscou, 1983. Voir aussi les pages 29 à 39 de [http://www.juliengeffray.fr/mhd/pdf/nt9.pdf cette note technique CNES] rédigée par le physicien des plasmas Bernard Zappoli en 1981.</ref>. Dans les [[années 1990]], la [[Marine nationale (France)|Marine nationale]] passe un contrat avec l'[[Université Joseph-Fourier|Université Grenoble-1]], afin d'effectuer au LEGI (Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels) une veille technologique sur la propulsion MHD. Une étude expérimentale d'une maquette de bateau à propulsion MHD est publiée en 2017, comparant avec succès la vitesse de croisière théorique aux vitesses mesurées en laboratoire pour une large gamme de paramètres<ref>{{en}} ''[https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01555343/document Experimental and Theoretical Study of Magnetohydrodynamic Ship Models]'', D. Cébron, S. Viroulet, J. Vidal, J.-P. Masson, P. Viroulet, PLoS ONE, 12, (6) : e0178599, 2017.</ref>.

=== Propulsion atmosphérique ===
{{Section à sourcer|date=avril 2016}}
L'action MHD sur l'air est aussi possible si cet air est rendu [[conducteur (physique)|conducteur]] de l'électricité, par une [[ionisation]] qui le transforme en [[Physique des plasmas|plasma]].

Les applications propulsives de la MHD-gaz en milieu atmosphérique visent à vaincre le [[mur de la chaleur]] à vitesse [[hypersonique]]. Diverses études sont concernées, par ordre de difficulté technique croissant :
*  [[Rentrée atmosphérique]] à bouclier MHD sur les capsules spatiales
* Contrôle de l'écoulement interne pour les moteurs à réaction (pontage MHD)
* Contrôle de l'écoulement externe : réduction des ondes de choc, des traînées de frottement, de sillage et d'onde
* Propulsion électromagnétique par poussée MHD

Ce cas particulier de la magnétohydrodynamique appliquée au milieu atmosphérique est la [[magnétoaérodynamique]] (MAD).

=== Canons à plasma ===
{{Section à sourcer|date=avril 2016}}
Certains [[canon électromagnétique|canons électromagnétiques]] accélèrent un plasma par les forces de Lorentz, soit pour la propulsion directe des particules chargées à [[vitesse de la lumière|vitesse relativiste]], soit pour la poussée d'un [[obus]] matériel :
* [[Canon à rails]] (''railgun'') où une feuille d'[[aluminium]] est [[Sublimation (physique)|sublimée]] et transformée en plasma lors du passage du courant.
* Canon à [[plasmoïde]] autoconfiné (créé par [[Andreï Sakharov]] dans les années 1950) utilisant la puissance d'un [[explosif]] comprimant le champ magnétique ([[générateur magnéto-cumulatif]])<ref>{{fr}} Andreï Sakharov, ''Œuvres scientifiques'', Paris, éd. Anthropos, 1984.</ref>{{référence insuffisante}}.

== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Force électromagnétique]]
* [[Force de Lorentz]]
* [[Convertisseur MHD]]
* [[Magnétoaérodynamique]]
* [[Magnétohydrodynamique]]
* [[Supercavitation]]
* [[Propulseur magnétoplasmadynamique]]
* [[VASIMR]]
* [[Yamato 1]]

=== Liens externes ===
* {{fr}} [http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/mur_silence.htm BD sur la MHD] de Jean-Pierre Petit
* {{fr}} [http://simap.grenoble-inp.fr/groupes-de-recherche/mhd-transferts-energie-pamir-176733.kjsp?RH=SIMAP_EPM Site web de l'équipe SIMAP/EPM/PAMIR] à l'Université Grenoble Alpes
* {{en}} [http://www.nasa.gov/vision/space/travelinginspace/future_propulsion.html Propulsion Systems of the Future] sur le site de la NASA
* {{en}} [http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/support/researching/aspl/vasimr.html VASIMR] sur le site de la NASA

== Notes et références ==
<references/>

{{Portail|physique|électricité et électronique|Sous-marins}}

[[Catégorie:Dynamique des fluides]]
[[Catégorie:Machine électrique]]
[[Catégorie:Plasma]]
[[Catégorie:Propulsion alternative]]