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“离子风”动力飞机:没有移动部件的飞机

工程技术“离子风”动力飞机:没有移动部件的飞机

飞机的设计不依赖化石燃料或电池,因为它没有任何移动部件

自从发现 飞机 100 多年前,每 飞行 飞行中的机器或飞机使用移动部件,如螺旋桨、喷气发动机、涡轮机叶片、风扇等,这些部件从化石燃料燃烧或使用可产生类似效果的电池获取动力。

经过近十年的研究,麻省理工学院的航空科学家首次制造并飞行了没有移动部件的飞机。 这架飞机使用的推进方法基于电空气动力推力原理,称为“离子风”或离子推进。 因此,代替传统飞机中使用的螺旋桨、涡轮机或喷气发动机,这种独特而轻便的机器由“离子风”提供动力。 这 '' 可以通过在薄电极和厚电极(由锂离子电池供电)之间通过强电流来产生,这会导致气体电离,从而产生称为离子的快速移动的带电粒子。 离子风或离子流撞击空气分子并将它们向后推,为飞机提供前进的推力。 风向取决于电极的布置。

离子推进技术已经被使用 美国航空航天局 在外层空间用于卫星和航天器。 在这种情况下,由于空间是真空,没有摩擦,因此驱动航天器向前移动非常简单,其速度也逐渐增加。 但就地球上的飞机而言,据了解,我们星球的大气层非常密集,可以让离子驱动飞机离开地面。 这是第一次在我们的星球上尝试使用离子技术来驾驶飞机。 这很有挑战性。 首先,因为只需要足够的推力来保持机器飞行,其次,飞机必须克服阻力对空气的阻力。 空气向后发送,然后推动飞机向前。 与在太空中使用相同离子技术的关键区别在于,航天器需要携带一种气体,该气体将被电离,因为太空是真空的,而地球大气中的飞机则将大气中的氮气电离。

该团队进行了多次模拟,然后成功设计了一架翼展为 2.45 米、重量为 XNUMX 公斤的飞机。 为了产生电场,在飞机机翼下方固定了一组电极。 这些由带正电的不锈钢线组成,位于带负电的铝箔泡沫片前面。 为了安全起见,可以通过远程控制关闭这些高度充电的电极。

这架飞机在体育馆内通过使用蹦极发射进行测试。 在多次尝试失败后,这架飞机可以自行推进以保持在空中。 在 10 次试飞中,飞机能够飞到 60 米的高度减去人类飞行员的任何重量。 作者正在寻求提高他们设计的效率,并在使用更少的电压的同时产生更多的离子风。 这种设计的成功需要通过扩大技术来测试,这可能是一项艰巨的任务。 最大的挑战是,如果飞机的尺寸和重量增加并覆盖比机翼更大的面积,飞机将需要更高和更强的推力才能保持漂浮。 可以探索不同的技术,例如提高电池效率或使用太阳能电池板,即寻找产生离子的新方法。 这架飞机确实使用了飞机的传统设计,但有可能尝试另一种设计,其中电极可以塑造电离方向,或者可以将任何其他新颖的设计概念化。

当前研究中描述的技术可能非常适合静音无人机或简单的飞机,因为目前使用的无人机是噪音污染的一大来源。 在这项新技术中,无声流动在推进系统中产生充足的推力,可以推动飞机进行持续良好的飞行。 这是独一无二的! 这种飞机不需要化石燃料飞行,因此不会产生任何直接污染排放。 此外,与使用螺旋桨等的飞行器相比,这是无声的。 新发现发表于 自然.

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{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}

来源(S)

徐赫等。 2018. 固态推进飞机的飞行。 自然。 563(7732)。 https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9

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赛欧团队
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