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[原创] 超安静!全球首架「离子风飞机」真得成功飞行

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发表于 2019-1-10 16:18:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
全球首架「离子风飞机」从科幻小说中走出来了!没有嘈杂的螺旋桨或涡轮机,这架由麻省理工学院团队开发的原型机,完全靠带电粒子推动空气来产生飞行动力,于试验中滞空长达9 秒──不要觉得这没什么,当初莱特兄弟成功试飞的第一架动力飞机也才滞空12 秒。飞机是我们已经习以为常的空中交通工具,其全名为固定翼飞机(Fixed-wingaeroplane),自机身延伸出的固定机翼产生升力,运转部件(movingpart)如涡轮机、螺旋桨则用来产生推力或拉力,维持机体在大气层内飞行,可分为喷射机或螺旋桨飞机。
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但还有另一种利用电场推动空气流动的方法,也可以当作飞机的动力系统。虽然空气主要由不带电分子组成,但若电压足够高,就可以电离大气层中的氮气和氧气(比如闪电现象),当电子被释放出来后,空气中带正电荷或负电荷的离子开始到处游移、与中性分子碰撞并将它们推在一起,这就是离子风。但过去的研究计算结果对离子风推进系统不怎么乐观,因为离子风产生的推力实在太小,无法推动一台飞机(用来推动火箭的离子推进器又是另一种工作方式了),科学家在1960 年代也曾尝试制造过离子风飞机,结果不是太成功。不过麻省理工学院航天工程师Steven Barrett 相信,只要有恰当的设计与够轻的电池,离子风飞机还是有机会在天空翱翔。新研究中,他与团队先利用数学方程算出飞机最适合的外型构造、材料等,接着一一测试各种组合,成功做出这架原型机:展翼长约5 公尺、重量仅2.5 公斤(差不多一只鸡的重量),上有看起来像百叶窗的高压电焊条数组用来塑造电场。
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电焊条前方有金属细线做为带正电的电极,后方较粗导线作为带负电的电极;接着是该团队另外一项创新研发:一套轻巧但功能强大的电气系统,机身内带有定制的电池组(锂聚合物电池)和转换器,后者用来将电池电压从200V 提升至40,000V,这是过去开发离子推进器时最大的挑战。当电池以40,000V 通电,前方金属细线开始吸引大气中的中性分子(如氮原子)并剥离出电子,这些氮原子变成带正电的离子后,遇上后排带负电的电极又像磁铁一样被吸引过去,每个离子与其他空气分子碰撞数百万次形成离子风,以此产生推动飞机前进的推力。在经历无数次修正,这台原型机终于可以完全靠离子风的推力飞行长达60 公尺,滞空达9 秒!这道成果更不是昙花一现而已,研究人员成功重复了10 次试飞。更重要的是,由于没有螺旋桨或涡轮机,这架飞机飞行时几乎没有声音。接下来团队将致力于改善效率,希望以更低的电压产生更多离子风并提高推力密度。目前原型机的电极占用范围太大,最理想情况是完全「隐藏」推进系统。新论文发表在《Nature》期刊。更多相关飞机信息来源:胜博发爱心公益 http://chiayuan.org.tw/


发表于 2019-1-10 21:02:21 | 显示全部楼层
电压那么高,不知道够安全吗?
发表于 2019-1-15 16:26:02 | 显示全部楼层
这是创新,支持!
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