自赖特兄弟首次在115年前迈向天空以来,动力飞行依赖于螺旋桨和其他组件。但是,Massachusetts理工学院(麻省理工学院)的航空航天工程师团队开发了一个沉默,轻便的飞机,没有移动部件。

飞机的动力不是风扇、螺旋桨或涡轮叶片,而是“离子风”——飞机上产生的无声离子流。它产生的推力足以推动小型飞机进行持续稳定的飞行。

麻省理工学院工程师最近在校园的一个体育馆进行了成功的室内测试飞行。每组航班期间,飞机飞行了60米的距离。

“这是一家在推进系统中没有移动零件的第一次持续飞行的飞机,”麻省理工学院航空航天和航天助理副教授Steven Barrett。“这可能为飞机开辟了新的,更安静的飞机的新可能性,机械地更简单,不发出燃烧排放。

“与涡轮动力飞机不同,这种飞机不依赖化石燃料飞行,”巴雷特说。“而且,与螺旋桨驱动的无人机不同,新设计是完全无声的。”

离子风,也称为电动动力学推力,是在20世纪20年代首次鉴定的物理原则。它指的是风或推力,当电流通过薄和厚电极之间时可以产生。如果施加足够的电压,则电极之间的空气可以产生足够的推力以推动小型飞机。

巴雷特解释说:“多年来,电空气动力主要是业余爱好者的项目。“大多数设计都局限于小型台式‘升降机’,这些升降机系在大电压电源上,能产生足够的风,让小型飞行器在空中短暂盘旋。在很大程度上,人们认为不可能产生足够的离子风来推动更大的飞机进行持续飞行。”

巴雷特和他的同事们设计了一架类似大型滑翔机的小型飞机。它重5磅,翼展5米。

一排细电线像水平栅栏一样排列在飞机机翼前端和下方。这些导线充当正电电极,而同样布置在机翼后部的较粗的导线则充当负电电极。机身装有一堆锂聚合物电池。

MIT MIT的电力电子研究组电子产品研究实验室设计了一种电源,将电池输出转换为足够高的电压以推动该平面。电池供电在40,000伏特的电力下通过轻量级电力转换器充分充电。

“一旦电线通电,它们就会吸引和剥离从周围的空气分子中带带负电的电子,如巨型磁铁吸引铁锉,”巴雷特说。“留下的空气分子是新电离的,并且又被吸引到平面后部的带负电极。

巴雷特解释说:“当新形成的离子云流向带负电荷的导线时,每个离子与其他空气分子碰撞数百万次,产生推动飞机前进的推力。”

“这是我们能设计的最简单的飞机,它可以证明离子飞机可以飞行的概念,”巴雷特补充说。“(我们仍离)能够执行有用任务的飞机很远。它需要更高效,飞行时间更长,还需要飞到户外。”

Barrett和他的同事正在努力提高其设计的效率,以生产更多的电离电压。他们还计划增加设计的推力密度 - 每个单位区域产生的推力量。

目前,这架飞机需要大面积的电极来制造推进系统。理想情况下,巴雷特希望设计一种没有可见的独立控制表面的飞机,如方向舵和升降舵。

在不久的将来,巴雷特相信离子风推进系统可以用于低噪音的无人机飞行。但是,他声称,离子推进与更传统的燃烧系统相结合,总有一天会被用来制造更省油的混合客机和其他大型飞机。

点击在这里了解有关离子风推进的更多信息,请参阅正在测试的麻省理工学院飞机。