Гледайте инженерите на MIT, които летят от първа досега самолета без движещи се части

Инженерите на MIT са построили и прелетели първата равнина без движещи се части. Вместо пропелери или турбини, лекият самолет се задвижва от „йонния вятър“ - тих, но мощен поток от йони, който се произвежда на борда на самолета, и който генерира достатъчно тяга, за да задвижва самолета над постоянен полет.

Инженерът Стивън Барет казва, че вдъхновението за йонната равнина на екипа идва частично от филмовите и телевизионни сериали, Стар Трек, който гледаше жадно като дете. Особено го привличаха футуристичните лодки, които без усилие се движеха във въздуха, с привидно никакви движещи се части и почти никакъв шум или изпускане.

"Това ме накара да мисля, че в дългосрочен план, самолети не трябва да имат витла и турбини", казва Барет. - Те трябва да приличат повече на совалките Стар Трек, които имат само синьо сияние и тихо се плъзгат."

Преди около девет години Барет започна да търси начини за проектиране на задвижваща система за самолети без движещи се части. В крайна сметка той се сблъска с „йонния вятър“, известен още като електроаеродинамичен тласък - физически принцип, който за пръв път беше идентифициран през 20-те години и описва вятър, или тяга, който може да се получи, когато ток преминава между тънък и дебел електрод. Ако се приложи достатъчно напрежение, въздухът между електродите може да произведе достатъчно тяга, за да задвижва малък самолет.

В продължение на години, електроаеродинамичният натиск е бил предимно проект на любители, а дизайните в по-голямата си част са били ограничени до малки, десктопни „повдигачи“, свързани с големи захранващи напрежения, които създават достатъчно вятър, за да може малък плавателен съд да премине кратко във въздуха. До голяма степен се предполагаше, че ще бъде невъзможно да се произведе достатъчно йонна вятър, който да задвижва по-голям самолет през продължителен полет.

"Беше безсънна нощ в хотел, когато бях джетове и мислех за това и започнах да търся начини, по които може да се направи", спомня си той. „Направих някои изчисления на гърба на плика и открих, че може да стане жизнеспособна задвижваща система“, казва Барет. - Оказа се, че е необходимо много години работа, за да се стигне до първия тестов полет.

Окончателният дизайн на екипа прилича на голям, лек планер. Самолетът, който тежи около пет килограма и има разстояние от пет метра, носи редица тънки проводници, които са нанизани като хоризонтални огради по и под предния край на крилото на самолета. Проводниците действат като положително заредени електроди, докато подобно разположени по-дебели проводници, движещи се по задния край на крилото на самолета, служат като отрицателни електроди.

Фюзелажа на самолета държи купчина литиево-полимерни батерии.Екипът на Barrett's ion plane включва членове на изследователската група на Power Electronics към изследователската лаборатория на David David Perreault в изследователската лаборатория по електроника, които проектират захранване, което ще преобразува изхода на батериите до достатъчно високо напрежение, за да задвижва самолета. По този начин батериите доставят електроенергия на 40 000 волта, за да заредят положително проводниците чрез лек преобразувател на мощност.

След като жиците са под напрежение, те действат, за да привлекат и отстранят отрицателно заредените електрони от околните молекули на въздуха, като гигантски магнит, привличащ железни стружки. Молекулите на въздуха, които са оставени след това, са нови йонизирани и от своя страна са привлечени от отрицателно заредените електроди в задната част на равнината.

Когато новообразуваният облак на йони тече към отрицателно заредените проводници, всеки йон се сблъсква милиони пъти с други молекули на въздуха, създавайки тяга, която задвижва самолета напред.

Екипът, който също включваше екипа на лабораторията на Линкълн Томас Себастиан и Марк Уулстън, прелетяха самолета в многобройни тестови полети в гимназията в DuPont Athletic Centre на Масачузетския технологичен институт - най-голямото вътрешно пространство, което можеха да намерят, за да извършат експериментите си. Екипът отлетял самолета на разстояние 60 метра (максималното разстояние в салона) и открил, че самолетът е произвел достатъчно йонна тяга, за да поддържа полета през цялото време. Те повториха полета 10 пъти, с подобно представяне.

„Това е най-простата възможна равнина, която бихме могли да проектираме, за да докажем идеята, че йонна равнина може да лети“, казва Барет. - Все още е далеч от самолет, който може да изпълни полезна мисия. Тя трябва да бъде по-ефективна, да лети по-дълго и да лети навън."

Екипът на Barrett работи за повишаване на ефективността на техния дизайн, за да произвежда повече йонни вятър с по-малко напрежение. Изследователите също се надяват да увеличат плътността на тягата на проекта - количеството на генерираната тяга за единица площ. Понастоящем летящият самолет на екипа изисква голяма площ от електроди, които по същество съставляват системата за задвижване на самолета. В идеалния случай, Барет би искал да проектира самолет без видима задвижваща система или отделни повърхности за управление, като кормила и асансьори.

- Отне много време, за да стигна дотук - казва Барет. „Преминаването от основния принцип към нещо, което всъщност лети, е дълго пътуване, характеризиращо физиката, а след това измислянето на дизайна и превръщането му в работа. Сега възможностите за този вид задвижваща система са жизнеспособни."