o echipă de cercetare MIT -Massachusetts Institutul de Tehnologie – are A arătat că o aeronavă cu un wingspan de cinci metri poate menține un zbor stabil folosind propulsia ionică a vântului. Avionul nu include piese în mișcare, nu depinde de combustibilii fosili să zboare și este complet silențios.
timp de 100 de ani, propulsia aeronavei a fost întotdeauna încredințată utilizării suprafețelor în mișcare, cum ar fi turbinele sau elice, alimentate de combustibili fosili. Jurnalul Nature a publicat investigarea MIT bazată pe electroaerodinamică, conceptul fizic care permite zborul folosind vântul ionic. Forțele electrice de accelerare ionii într-un fluid sunt propuși ca o metodă alternativă de a propulsa aeronave electrice, fără a utiliza elemente mobile, fără emisii și practic silențioase.
Principiul fizic al electroaeerodynamicii
electroaerodinamic Principiul de împingere, explicat pentru prima dată în anii 1920, descrie vântul sau împingerea care apare atunci când un curent electric este trecut între un electrod subțire și un gros gros. Dacă se aplică o tensiune suficientă, aerul dintre cei doi electrozi creează împingerea necesară pentru a spori un plan mic.
De ani de zile, cercetătorii au presupus că, cu împingere electroaerodinamică, era imposibil să producă suficient de vânt de ioni pentru a crește un plan de dimensiuni mari pe un zbor susținut. Până în prezent, au fost obținute doar zboruri foarte scurte, cu aeronave foarte mici și aplicând tensiuni foarte mari pentru a crea vântul ionic necesar.
Planul Ion MIT
Designul final de la Echipa MIT este o glumerare mare și ușoară, care cântărește ceva mai mult de două kilograme. O serie de fire subțiri, amplasate orizontal și sub capătul frontal al aripii planului, acționează ca electrozi încărcați pozitiv. Alte cabluri, mai groase, aranjate în mod similar, se extind prin capătul din spate al aripii planului și servesc ca electrozi negativi
Designul planului MIT A: Reprezentarea generată de calculator. B: Imaginea reală a planului după mai multe teste de zbor.
În fuselajul aeronavei, o grămadă de baterii de litiu polimer a fost încorporată printr-o sursă de alimentare ridică tensiunea curentului de ieșire a ieșirii Bateriile la 40.000 volți, încărcând pozitiv cablurile printr-un convertor de putere.
Odată ce cablurile sunt încărcate, ele atrag electronii din moleculele de aer din jur. Cei din spate sunt ionizați și, la rândul lor, atrași de electrozii încărcați negativ de pe partea din spate a planului. Pe măsură ce norul de ioni formați fluxurile către cablurile încărcate negativ, fiecare dintre ele se ciocnește de milioane de ori cu alte molecule de aer, creând o împingere care conduce planul înainte.
Arhitectura convertorului de putere de înaltă tensiune din avionul Ion MIT.
Teste
Testele reale au fost efectuate în sala de gimnastică la Centrul Dupont Atlético de MIT, cel mai mare spațiu interior pe care cercetătorii le-ar putea găsi să-și îndeplinească experimentele. Echipa a zburat avionul o distanță de 60 de metri, maximul care a permis sala de gimnastică. Cele 10 repetiții pe care le-au efectuat au oferit același rezultat: planul a produs suficient de vânt de ioni pentru a menține zborul tot timpul.
„Acesta a fost cel mai simplu avion pe care l-am putea proiecta pentru a arăta că un avion ion poate zbura. Este încă departe de un avion real. Trebuie să fie mai eficientă, să zboare mai mult timp și să o facă în străinătate „, a recunoscut directorul de cercetare, profesor asociat de cercetare, aeronautică și astronautică la MIT, Steven Barrett.
Potrivit lui Franck Plouboueue, investigatorul principal al Institutului de Mecanică Fluid din Toulouse, Franța (care nu a participat la anchetă) „Rezistența rezultatelor este o dovadă directă că zborul constant al unei aeronave fără pilot cu un vânt ionic este durabil. Noul design este un pas excelent pentru a demonstra viabilitatea acestei tehnologii. „
Viitorul cercetării
Echipa Barrett lucrează pentru a spori eficiența designului său. Ei trebuie să producă volum mai mare de vânt ionic cu o tensiune mai mică. De asemenea, este posibilă creșterea densității de împingere prin modificarea designului planului.
În prezent, este necesară o zonă mare de electrod, ceea ce formează, în esență, sistemul de propulsie a aeronavei. Designul ideal, potrivit lui Barrett, este un sistem de propulsie invizibil sau cu suprafețe de control separate, cum ar fi rudă și aripi.
Aplicații reale
barrett, asigură faptul că demonstrația reală de performanță a acestui fapt Sistemul de propulsie nou „a deschis posibilități noi și neexplorate pentru aeronave care pot fi mai silențioase, mai simple și fără emisii.” Barret se așteaptă, pe termen scurt, aceste sisteme de propulsie de vânt ionic încep să fie folosite pentru a zbura de către drone, reducând zgomotul În zonele deosebit de sensibile.
O altă aplicație care ar putea ajunge într-un timp scurt sunt aeronave hibrid de pasageri și mărfuri care utilizează propulsia Ion pentru a sprijini sistemele convenționale de combustie, sporind eficiența și reducerea consumului și a emisiilor.