Ватцх МИТ инжењери лете први авион без покретних делова

Инжењери МИТ-а су изградили и прелетели први авион без покретних делова. Уместо пропелера или турбина, лаки авион се напаја „јонским ветром“ - тихим али моћним протоком јона који се производи на авиону, и који генерише довољно потиска да покрене авион преко одрживог, стабилног лета.

Инжењер Стивен Барет каже да је инспирација за јонску силу тима делимично резултат филмске и телевизијске серије, Звездане стазе коју је похлепно гледао као дете. Посебно га привлаче футуристички шатлови који су без муке пролазили кроз ваздух, са наизглед без покретних делова и готово без буке или издувних гасова.

"Због тога сам помислио да у дугорочној будућности авиони не би требало да имају пропелере и турбине", каже Барретт. „Требали би бити више као шатлови у Звездане стазе, који имају само плави сјај и тихо клизе."

Пре отприлике девет година, Барретт је почео да тражи начине за пројектовање погонског система за авионе без покретних делова. Он је на крају наишао на "јонски ветар", такође познат као електроеродинамички потисак - физички принцип који је први пут идентификован 1920-их и описује ветар, или потисак, који се може произвести када се струја прође између танке и дебеле електроде. Ако се примени довољан напон, ваздух између електрода може произвести довољно потиска да покрене мали авион.

Годинама, електроеродинамички потисак је углавном био пројекат хобиста, а дизајни су углавном били ограничени на мале "десктоп лифтове" који су били везани за велике напоне који стварају довољно вјетра да мали брод лебди кратко у ваздуху. У великој мери се претпостављало да би било немогуће произвести довољно јонског ветра да покрене већи авион преко продуженог лета.

„Била је то непроспавана ноћ у хотелу када сам био у авиону, размишљао сам о томе и почео да тражим начине на које то може да се уради“, сећа се он. "Направио сам неке прорачуне за омотницу и открио да, да, може постати одржив погон", каже Барретт. "И испоставило се да је потребно много година рада да би се од тога прешло на први пробни лет."

Коначан дизајн тима подсећа на велики, лагани једрилица. Авион, тежак око пет фунти и распон крила од пет метара, носи низ танких жица, које су нанизане као хоризонтална ограда дуж и испод предњег краја крила авиона. Жице делују као позитивно наелектрисане електроде, док слично распоређене дебље жице, које пролазе дуж задњег дела крила авиона, служе као негативне електроде.

Труп авиона држи хрпу литијум-полимерних батерија.Тим Барретт-овог јонског авиона укључио је чланове истраживачке групе Повер Елецтроницс-а професора Давида Перреаулта у истраживачкој лабораторији за електронику, која је дизајнирала напајање које ће претворити излаз батерија у довољно високи напон да покрене авион. На овај начин, батерије напајају струју од 40.000 волти да би позитивно напуниле жице преко лаганог претварача снаге.

Једном када су жице енергизиране, оне дјелују како би привукле и уклониле негативно набијене електроне из околних молекула зрака, попут огромног магнета који привлачи жељезне пиљевине. Молекули ваздуха који су остављени иза себе су ново јонизовани, а заузврат су привучени негативно набијеним електродама на задњем делу авиона.

Како новоформирани облак јона тече према негативно наелектрисаним жицама, сваки јон се колони милион пута са другим молекулима ваздуха, стварајући потисак који покреће авион напред.

Тим, који је укључивао и особље Линцолн Лаборатори-а, Тхомас Себастиан и Марк Воолстон, прелетио је авион у вишеструким тестним летовима преко гимназије у МИТ-овом дуПонт Атхлетиц Центру - највећем затвореном простору који су могли пронаћи како би обавили своје експерименте. Екипа је летела авионом на удаљености од 60 метара (максимална удаљеност унутар теретане) и открила да је авион произвео довољно јонског потиска да одржи лет током целог времена. Поновили су лет 10 пута, са сличним перформансама.

"То је био најједноставнији могући план који смо могли да дизајнирамо, а који би могао доказати концепт да би ионски авион могао летјети", каже Барретт. „Још увек је далеко од авиона који би могао да изведе корисну мисију. Мора бити ефикаснија, летети дуже и летети напољу."

Барреттов тим ради на повећању ефикасности њиховог дизајна, како би произвео више јонског ветра са мање напона. Истраживачи се такође надају да ће повећати густину потиска дизајна - количину потиска која се ствара по јединици површине. Тренутно летење лагане летелице тима захтева велику површину електрода, што у суштини чини погонски систем авиона. У идеалном случају, Барретт би желео да дизајнира авион без видљивог пропулзијског система или одвојених контролних површина као што су кормила и дизала.

"Требало је дуго времена да дођем овамо", каже Баррет. “Прелазак од основног принципа до нечега што заправо лети је дуго путовање карактеризације физике, а затим долази до дизајна и његовог функционисања. Сада су могућности за ову врсту погонског система одрживе. ”