Un equip d’investigació de l’MIT -Massachusetts Institut de Ciències de Technology- ha demostrat que una aeronau amb una envergadura de cinc metres pot mantenir un vol estable utilitzant la propulsió de vent iònic. L’avió no inclou parts mòbils, no depèn dels combustibles fòssils per volar i és completament silenciós.
Des de fa 100 anys a la propulsió de les aeronaus sempre s’ha confiat a l’ús de superfícies en moviment com turbines o hèlixs , alimentades per combustibles fòssils. La revista Nature ha publicat la investigació de l’MIT basada en la electroaerodinámica, el concepte físic que permet el vol utilitzant el vent iònic. Les forces elèctriques que acceleren els ions en un fluid es proposen com un mètode alternatiu per a propulsar avions elèctrics, sense necessitat d’utilitzar elements mòbils, sense emissions i pràcticament en silenci.
El principi físic de la electroaerodinámica
el principi d’empenta electroaerodinámico, explicat per primera vegada en la dècada de 1920, descriu el vent o empenta que es produeix quan es passa un corrent elèctric entre un elèctrode prim i un gruixut. Si s’aplica suficient voltatge, l’aire entre els dos elèctrodes crea l’empenta necessària per impulsar un avió petit.
Durant anys, els investigadors han assumit que amb l’empenta electroaerodinámico era impossible produir prou vent iònic per impulsar un avió de grans dimensions en un vol sostingut. Fins a la data tan sols s’havia aconseguit vols molt breus, amb aeronaus molt petites i aplicant voltatges molt elevats per crear el vent iònic necessari.
L’avió iònic de l’MIT
El disseny final de l’equip de l’MIT és un planador gran i lleuger, que pesa una mica més de dos quilograms. Una sèrie de filferros prims, situats horitzontalment al llarg i sota l’extrem davanter de l’ala de l’avió, actuen com elèctrodes carregats positivament. Altres cables, més gruixuts, disposats de manera similar, s’estenen per l’extrem posterior de l’ala de l’avió i serveixen com elèctrodes negatius.
Disseny de l’avió de l’MIT a: Representació generada per ordinador. b: Imatge real de l’avió després de diverses proves de vol.
En el fusellatge de l’avió s’ha incorporat una pila de bateries de polímer de liti que a través d’una font d’alimentació eleva el voltatge del corrent de sortida de les bateries a 40.000 volts, carregant positivament els cables a través d’un convertidor de potència lleuger.
Una vegada que els cables estan carregats, atreuen els electrons de les molècules d’aire circumdants. Les que queden enrere són ionitzades i, al seu torn, atretes pels elèctrodes carregats negativament a la part posterior de l’avió. A mesura que el núvol de ions formada flueix cap als cables carregats negativament, cada un d’ells xoca milions de vegades amb altres molècules d’aire, creant una empenta que impulsa l’avió cap endavant.
Arquitectura de el convertidor de potència d’alt voltatge de l’avió iònic de l’MIT.
Les proves
Les proves reals es van dur a terme al gimnàs de centre Atlètic duPont del MIT, l’espai interior més gran que els investigadors van poder trobar per realitzar els seus experiments. L’equip va volar l’avió una distància de 60 metres, la màxima que permetia al gimnàs. Les 10 repeticions que van realitzar van oferir el mateix resultat: l’avió va produir suficient vent iònic per mantenir el vol tot el temps.
“Aquest ha estat l’avió més simple que vam poder dissenyar per demostrar que un avió iònic pot volar . Encara està lluny d’un avió real. ha de ser més eficient, volar durant més temps i fer-ho a l’exterior “, ha admès el director de la investigació, el professor associat d’aeronàutica i astronàutica al MIT, Steven Barrett.
no obstant això, segons Franck Plouraboue, investigador principal de l’Institut de Mecànica de Fluids a Toulouse, França (que no va participar en la investigació) “la fortalesa dels resultats és una prova directa que el vol constant d’un avió no tripulat amb vent iònic és sostenible. El nou disseny és un gran pas per demostrar la viabilitat d’aquesta tecnologia “.
El futur de la recerca
L’equip de Barrett està treballant per augmentar l’eficiència del seu disseny. Necessiten produir major volum de vent iònic amb menor voltatge. També és possible incrementar la densitat d’empenta modificant el disseny de l’avió.
Actualment, és necessària una gran àrea d’elèctrodes , que essencialment conforma el sistema de propulsió de l’avió . El disseny ideal, segons Barrett és un sistema de propulsió invisible o amb superfícies de control separades , com timons i ales.
Aplicacions reals
Barrett, assegura que la demostració de l’ funcionament real de aquest nou sistema de propulsió ” ha obert noves i inexplorades possibilitats per a les aeronaus que poden ser més silencioses , mecànicament més simples i sense emissions ” . Barret espera que, a curt termini , aquests sistemes de propulsió per vent iònic comencin a utilitzar-se per volar drones , reduint el soroll a les zones especialment sensibles.
Una altra aplicació que podria arribar en poc temps són els avions híbrids de passatgers i mercaderies que utilitzin la propulsió iònica per donar suport als sistemes de combustió convencionals , augmentant la seva eficiència i reduint els consums i les emissions.