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用4万伏电压代替发动机,这架"离子风"飞机飞了60米

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  • 2019-03-07
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简介11月23日消息,据国外媒体报道,日前麻省理工学院研究人员造出史上第一架“固态”飞机,其推进系统中没有任何活动部件。这架飞机成功在空中飞行了60米,从而证实在没有喷气机或螺旋桨情况下飞

11月23日消息,据国外媒体报道,日前麻省理工学院研究人员造出史上第一架“固态”飞机,其推进系统中没有任何活动部件。这架飞机成功在空中飞行了60米,从而证实在没有喷气机或螺旋桨情况下飞机也能够在空气中飞行。

这架飞机代表了“离子风”技术的突破,这种技术利用强大电场产生带电荷的氮离子,然后从飞机后部排出,从而产生推力。

麻省理工学院(MIT)航空学教授、研究论文第一作者史蒂文·巴雷特(Steven Barrett)说,这个项目的灵感来自他童年时看过的科幻小说。“我是《星际迷航》的超级粉丝,当时我想,未来的飞机在飞行中应该是没有声音,没有移动部件,也许还会发出蓝光。但肯定没有螺旋桨或涡轮之类的东西。所以我开始研究什么物理原理可以让没有传统运动部件的飞机飞行成为可能,并且幸运地遇到了一个叫做“离子风”的概念,这个概念曾在20世纪20年代首次被研究。”

“离子风在当时并没有获得多大进展。20世纪50年代人们又对它进行了研究,研究人员得出结论这一概念不适用于飞机。但我开始研究这个问题,与一些研究生一起工作了大约五年时间,从而提高对如何高效产生离子风的基本理解,以及如何优化这种理解。

在原型机中,机翼前缘的电线通过600瓦的电能,电压高达40000伏。这足以引发“电子级联”,最终向电线附近的空气分子充电。这些带电分子然后沿着电场流向机翼后部的第二根导线,在途中与中性空气分子碰撞,并向它们传递能量。这些获得能量的中性空气分子然后从飞机后部流出,提供推力。

最终的结果是推进系统完全由电力驱动,几乎是静音的,其推重功率比可与喷气发动机等传统系统相媲美。

航空工程师、克兰菲尔德大学(Cranfield University)客座教授盖伊·格拉顿(Guy Gratton)教授表示:“很明显这还处于早期阶段。但麻省理工学院的研究团队做了一件我们以前从未知道的事情,即利用加速的电离气体来驱动飞机。世界各地的航空工程师已经在努力寻找使用电力推进的方法,而这项技术所提供的东西或将使未来的载人和无人驾驶飞机更高效、没有污染。特别是,他们已经把这架原型机从实验室里拿出来,让电池驱动的模型飞机实现了飞行。虽然迄今为止模型很小,但这依旧让人非常兴奋。

这架飞机的成功飞行很大程度上也要归功于制造超轻薄材料所需要的工程技术,就像推进方法本身一样。这架飞机的重量只有2.45公斤,但有5米长的翼展,此外还包括电池和高压功率转换器。

在不久的将来,麻省理工学院团队希望通过扩大整架飞机的尺寸来增加飞机的航程和速度。短期内的潜在应用包括无人驾驶飞机以及高空太阳能飞行,由于不需要活动的推进系统部件,这种飞机可以像一颗卫星一样在太空中连续多年飞行。

从长远来看,纯电力驱动飞行开启了碳中和飞行的可能性,这可能会降低全球航空业的碳排放。

巴雷特还指出,固定式推进系统易于小型化。与目前基于旋翼的无人机相比,他建议小型无人机未来可以使用离子风驱动。他说:“固定的东西可以很好地缩小规模尺寸,制造出非常小的飞行器,提供我们无法想象的用途。”

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