導語:想像一下,飛機發動機沒有活動部件,不會產生有害排氣,也不會產生噪音。這就是美國麻省理工學院(MIT)的研究人員通過調整以前僅用於太空飛行器的技術而創建的,因此它可以為地球上空飛行提供動力。
自20世紀60年代以來,離子驅動器一直在太空飛行器上使用,並通過發射一股帶電粒子來推動船隻前進。除了碳中性外,它們不像傳統發動機那樣出錯並且維護成本更低,因為它們沒有螺旋槳,渦輪機或燃油泵可以分解。唯一的問題是,在地球引力作用下,驅動器產生的推力不足以克服為其供電所需的電池重量。到現在。
發表在「 自然」雜誌上的及時新研究為在不久的將來靜音無人機的可能性鋪平了道路。隨著材料和動力轉換的進一步發展,無聲載人飛機以及最終的商業航班也可能即將出現。事實上,這一突破可能是改變我們未來在世界各地飛行的第一步。
所有飛機發動機都通過向後推動物體來工作,以便飛行器向前移動。通常這是空氣,無論是由電動螺旋槳驅動的冷空氣還是由噴氣發動機噴出的熱空氣。相反,離子推進發出在兩個電極之間的間隙中產生的帶電粒子或離子,其間具有高電壓。離子與空氣相互作用,產生向後發送的離子風,推動飛機前進。
與螺旋槳驅動的太陽能飛機一樣,離子驅動技術由電力驅動,因此除了充滿帶電粒子的電池之外,不需要攜帶燃料。新研究表明,通過對電池設置和電源轉換方式的一些巧妙修改,可以減少電池重量,使這項技術飛速發展。
妥協設計,具有離子驅動的工藝還需要大的前部區域以正確的方式產生離子風。但這通常會使飛機變重,因此研究人員必須平衡這些相互衝突的局限。他們設計了一個足夠小的翼展,以降低風險,使測試更便宜,更容易,同時足夠大,可以使用標準的遙控組件。
研究人員使用翼展5米,重量不到2.5千克的飛機進行了10次飛行。他們能夠以每秒5米的速度在45米的距離上飛行長達9秒。該工藝需要大約20秒來建立其動力,然後使用機械彈力系統發射。
雖然這個飛行時間和距離可能看起來不多,但研究人員指出,它們實際上與1903年萊特兄弟的第一批飛機發明者相似。在材料和電力電子設備方面取得進一步進展,並優化機身,可以使飛行器更快,更長時間飛行。還可以使用太陽能電池板來產生為離子驅動器供電所需的電力。
離子動力飛行器的一大優勢是其噪音水平幾乎為零。因此,該技術很可能會在靜音無人機中找到它的第一個應用。缺少活動部件應該可以相對容易地縮小系統以適應較小的工藝並使其更容易擴展。但更大的工藝也需要更大的功率增加。要製造離子動力客機,您需要相對於飛行器尺寸增加300倍的功率。
結語:但看看自萊特兄弟第一次飛行以來我們走了多遠。天空可能是這項新技術的極限。