世界首架无引擎飞机成功起飞
麻省理工学院的一个研究小组成功测试了一架没有喷气发动机或螺旋桨的飞机,利用离子风技术起飞。
世界上第一架推进系统中没有活动部件的飞机成功飞行超过60米,使没有喷气发动机或螺旋桨的飞行想法成为现实,监护人此次飞行标志着“离子风”技术的突破,该技术利用强电场产生带电氮离子。这些离子从飞机后部发射,产生推力。
麻省理工学院航空学教授、《自然》杂志上发表的这项研究的主要作者史蒂文·巴雷特表示,该项目的灵感来自他童年时看过的科幻电影。
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世界上第一架没有活动部件的飞机。 |
“我是《星际迷航》的铁杆粉丝。我以为未来会有无需活动部件就能平稳滑行的飞机。但显然当时没有那样的螺旋桨或涡轮机。所以我开始研究如何利用物理学让没有活动部件的飞机成为现实。我提出了离子风的概念,早在20世纪20年代我就对其进行了研究。”巴雷特说道。
“这个想法当时并没有引起太大的关注。20世纪50年代,当研究人员重新审视这个想法时,他们认为它在飞机上不可行。但我开始深入研究,并花了五年时间与研究生们合作,加深我们对如何高效产生离子风以及如何优化这项技术的理解,”巴雷特说道。
在测试飞机上,600瓦的电流以4万伏的电压通过机翼前缘的一根导线,足以产生“电子级联”,即导线附近的带电气体分子。带电分子随后沿着电场移动到机翼后方的第二根导线,沿途与中性气体分子碰撞并传递能量。中性气体分子从飞机后方喷出,提供推力。
最终成果是一款几乎无声的全电动推进系统,其性能堪比喷气发动机等传统系统。原型机重量仅为5.5磅(2.45公斤)。虽然其超轻框架可以举起一个空行李箱,但升力不足以载你穿过停车场。在10次试飞中,飞行高度均未超过200英尺(60米)。
尽管如此,飞机能够以每秒4.8米的速度利用自身静电产生的风在空中滑行,这仍然是该飞行器发展史上的一个里程碑。随着速度的提高,飞机的能耗更低。在每秒300米左右的速度下,飞机的效率提高了50%。
这架被称为“二号”的飞机试飞成功,很大程度上得益于其尽可能轻薄的设计。尽管重量轻,但飞机仍然能够容纳5米的翼展、电池和电源转换器。
麻省理工学院的研究团队希望在不久的将来提升飞机的航程和速度,主要通过增加飞机尺寸来实现。该设计的潜在近期应用包括无人机。从长远来看,电动飞机有望为零排放飞行铺平道路,有助于减少全球航空业的排放。