Samolot został zaprojektowany tak, aby nie był zależny od paliw kopalnych ani baterii, ponieważ nie będzie miał żadnej ruchomej części
Odkąd odkryto samolot ponad 100 lat temu, każdy latający Maszyna lub samolot w powietrzu lata wykorzystuje ruchome części, takie jak śmigła, silnik odrzutowy, łopatki turbiny, wentylatory itp., które pozyskują energię ze spalania paliw kopalnych lub z akumulatora, który może dawać podobny efekt.
Po niemal dziesięcioletnich badaniach naukowcy zajmujący się aeronautyką z MIT zbudowali i po raz pierwszy oblatali samolot, który nie ma ruchomych części. Metoda napędu zastosowana w tym samolocie opiera się na zasadzie ciągu elektroaerodynamicznego i nazywana jest „wiatrem jonowym” lub napędem jonowym. Zatem zamiast śmigieł, turbin czy silników odrzutowych stosowanych w konwencjonalnych samolotach, ta wyjątkowa i lekka maszyna napędzana jest „wiatrem jonowym”. „Wiatr” może być wytwarzany poprzez przepuszczanie silnego prądu elektrycznego pomiędzy cienką i grubą elektrodą (zasilaną z akumulatorów litowo-jonowych), co powoduje jonizację gazu, tworząc w ten sposób szybko poruszające się naładowane cząstki zwane jonami. Wiatr jonowy lub przepływ jonów rozbijają cząsteczki powietrza i wypychają je do tyłu, dając samolotowi ciąg do przodu. Kierunek wiatru zależy od rozmieszczenia elektrod.
Technologia napędu jonowego jest już wykorzystywana przez NASA w przestrzeni kosmicznej dla satelitów i statków kosmicznych. W tym scenariuszu, ponieważ przestrzeń jest próżnią, nie ma tarcia, dlatego dość łatwo jest skierować statek kosmiczny do przodu, a jego prędkość również stopniowo rośnie. Natomiast w przypadku samolotów na Ziemi przyjmuje się, że nasz planeta atmosfera jest bardzo gęsta, aby jony mogły napędzać samolot nad ziemią. Po raz pierwszy zastosowano technologię jonową w samolotach planeta. To było wyzwanie. po pierwsze dlatego, że do utrzymania maszyny w powietrzu potrzebny jest wystarczający ciąg, a po drugie, samolot będzie musiał pokonać opór powietrza. Powietrze jest kierowane do tyłu, co następnie popycha samolot do przodu. Zasadnicza różnica w porównaniu z wykorzystaniem tej samej technologii jonowej w kosmosie polega na tym, że statek kosmiczny musi przewozić gaz, który zostanie zjonizowany, ponieważ w przestrzeni kosmicznej panuje próżnia, podczas gdy samolot w atmosferze ziemskiej jonizuje azot z powietrza atmosferycznego.
Zespół przeprowadził wiele symulacji, a następnie z powodzeniem zaprojektował samolot o rozpiętości skrzydeł pięciu metrów i wadze 2.45 kilograma. Do generowania pola elektrycznego pod skrzydłami samolotu umieszczono zestaw elektrod. Składały się one z dodatnio naładowanych drutów ze stali nierdzewnej przed ujemnie naładowanym kawałkiem pianki pokrytej aluminium. Te wysoce naładowane elektrody można wyłączyć za pomocą pilota dla bezpieczeństwa.
Samolot był testowany w sali gimnastycznej poprzez wystrzelenie go z bungee. Po wielu nieudanych próbach samolot ten mógł utrzymać się w powietrzu. Podczas 10 lotów testowych samolot był w stanie wznieść się na wysokość 60 metrów pomniejszoną o wagę ludzkiego pilota. Autorzy chcą zwiększyć wydajność swoich projektów i wytwarzać więcej wiatru jonowego przy niższym napięciu. Powodzenie takiego projektu należy przetestować poprzez zwiększenie skali technologii, co może być trudnym zadaniem. Największym wyzwaniem byłoby to, że gdyby rozmiar i waga samolotu rosły i obejmowały większy obszar niż jego skrzydła, samolot wymagałby większego i silniejszego ciągu, aby utrzymać się na powierzchni. Można badać różne technologie, na przykład zwiększanie wydajności baterii lub wykorzystanie paneli słonecznych, czyli znajdowanie nowych sposobów generowania jonów. Ten samolot wykorzystuje konwencjonalną konstrukcję dla samolotów, ale może być możliwe wypróbowanie innego projektu, w którym elektrody mogłyby kształtować kierunek jonizacji lub można by skonceptualizować jakikolwiek inny nowatorski projekt.
Technologia opisana w obecnym badaniu może być idealna dla cichych dronów lub prostych samolotów, ponieważ obecnie używane drony są dużym źródłem zanieczyszczenia hałasem. W tej nowej technologii cichy przepływ generuje duży ciąg w układzie napędowym, który może napędzać samolot podczas długotrwałego lotu. To jest wyjątkowe! Taki samolot nie będzie wymagał do lotu paliw kopalnych, a zatem nie będzie miał żadnych bezpośrednich emisji zanieczyszczeń. Również w porównaniu do latających maszyn, które używają śmigieł itp., jest to ciche. Nowe odkrycie zostało opublikowane w Natura.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
Xu H i in. 2018. Lot samolotu z napędem półprzewodnikowym. Natura. 563(7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9
***
