Магнитогидродинамический (МГД) двигатель – электрический двигатель, в котором рабочее тело находится в состоянии плазмы и разгоняется с помощью воздействующего на него электромагнитного поля. Такой преобразователь является обратным МГД-генератором: преобразует электромагнитную энергию в механическую и тепловую энергию движения проводящего вещества (жидкости или плазмы). Сама идея магнитогидродинамического преобразования энергии возникла ещё в XIX в. и была высказана М. Фарадеем. Но это направление развивалось в основном по линии создания МГД-генераторов для электростанций нового типа. Реальные экспериментальные образцы МГД-двигателей появились во второй половине XX века.
Основная идея МГД-двигателя состоит в том, что при протекании постоянного электрического тока через проводник, расположенный поперек силовых линий магнитного поля, на этот проводник действует сила Лоренца. При этом удельный импульс такого двигателя достигает 15-100км/с.

Эта группа двигателей объединяет огромное разнообразие схем, в которых плазма разгоняется до некоторой скорости истечения изменением магнитного поля или взаимодействием электрического и магнитного полей. Конкретные методы разгона плазмы, а также ее получения весьма различны. В плазменном двигателе (рис. 1) сгусток плазмы («плазмоид») разгоняется магнитным давлением.

В «двигателе со скрещенными электрическим и магнитным полями» (рис. 2) через плазму, помещенную в магнитное поле, пропускается электрический ток (плазма — хороший проводник), и в результате плазма приобретает скорость (подобно проволочной рамке с током, помещенной в магнитном поле).

Оптимальная скорость истечения для магнитогидродинамических двигателей, вероятно, будет порядка 50—200 км/с при реактивном ускорении 10^-5—10^-3g. В лабораторных испытаниях магнитогидродинамических двигателей достигнуты скорости истечения до 200 км/с.
 

Этот обширный класс двигателей объединяет различные типы двигателей, которые очень интенсивно разрабатываются в настоящее время. Разгон рабочего тела до определенной скорости истечения производится за счет электрической энергии. Энергия получает ся от атомной или солнечной электростанции, находящейся на борту космического корабля (в принципе даже от химической батареи). Мыслимы многочисленные типы бортовых энергетических установок.

Для воплощения в жизнь идеи МГД-двигателя необходимо повысить степень ионизации набегающего потока воздуха. В ранних экспериментах для этого использовалась инжекция цезия в поток; позднее было предложено ионизировать воздух с помощью электронных пучков. Также достижение требуемого ресурса МГД-двигателей является трудной задачей ввиду больших тепловых нагрузок на стенки канала. Последние изготовляются из жаростойких материалов (электродные — преимущественно из вольфрама, электроизоляционные — из керамики) и охлаждаются регенеративным, транспирационным8 и другими способами. С целью снижения эрозии стенок в качестве РТ используют химически инертный аргон (имеющий к тому же невысокий потенциал ионизации).

Важным преимуществом всех типов электрических двигателей является простота регулировки тяги. Магнитогидродинамический двигатель не требует много места, не содержит движущихся частей и почти не шумит. Также принцип МГД-двигателя используется в специальных металлургических насосах, перекачивающих жидкий металл, и в качестве ракетного двигателя.

Конструктивно прост коаксиальный МГД-двигатель (коаксиальный ускоритель), содержащий концентрически расположенные, разделённые изоляционной проставкой катод и анод, между которыми возбуждается электрический разряд. Ток, протекающий по центральному электроду, создаёт в плазме собственное магнитное поле так называемой азимутальной конфигурации, то есть круговой направленности в плоскости, перпендикулярной оси ускорителя (по «правилу буравчика»).

Взаимодействие этого магнитного поля с радиально направленным током разряда вызывает появление в плазме осевой электромагнитной ускоряющей силы. Последняя становится существенной лишь при силе тока в системе порядка 3 — 5 кА, ввиду чего коаксиальный МГД-двигатель называют также сильноточным плазменным ускорителем. При сравнительно небольших токах этот РД подобен дуговому электротермическому РД, в котором разгон нагретого РТ осуществляется газодинамическими силами в реактивном сопле.

Вследствие эффекта Холла ток концентрируется около выходного конца анода и около начала катода. Сила Лоренца направлена так, что на выходе двигателя будет формироваться плотный плазменный пучок (она прижимает плазму к катоду).