世界首架无任何活动部件飞机试飞成功 依靠离子推进

世界首架无任何活动部件飞机试飞成功 依靠离子推进
2018年11月23日 09:38 环球时报

  据美国《麻省理工科技评论》杂志报道,当地时间11月21日,麻省理工(MIT)的研究人员在《自然》杂志上发表的一篇论文称,他们创造并试飞了第一架不需要任何活动部件的飞机。这架2.45千克的实验飞机不依靠任何旋转涡轮叶片的推动,而是直接使用电动力推进的情况下自主飞行了60米。研究人员认为,如果这种技术实现在大尺寸上的运用,那么将能够生产出更安全、更安静、更易于维护的未来飞机。最重要的是,这种技术可以完全不释放燃烧后的排放物,因为整个飞行过程完全由电池来作为能源。

  据报道,这种飞机能够飞翔是依靠一种被称为电动力推进的过程实现的,这一想法自20世纪60年代以来就一直存在。与典型的旋转螺旋桨推进相比,电动力推进的概念更难以可视化,因为它的推进过程利用了所谓的离子风,这与我们看到的无扇叶风扇所使用的概念相同。

  使用高电压,比如这架飞机使用了达40000伏特的电压,推进器能在两个电极间周围的空气中产生离子。在电极之间产生的电场会将驱使离子从较小的电极移动到较大的电极上。这些离子在行进时就与空气分子碰撞,产生离子风并驱动飞机向前。离子在两个固定电极之间移动,而并不需要移动部件来为飞机提供动力。

  那么为什么这种技术一直没有在飞机上被使用呢?当20世纪60年代这种设想被提出时,研究人员得出结论,当时的技术无法创造出维持飞行所需的推力水平。当麻省理工学院航空航天学教授史蒂文·巴雷特在2009年仔细对这项研究结果进行研究时,他并未被以前的结果所吓倒。他看到了这种技术未开发出的潜力。巴雷特说,“我受到飞机和宇宙飞船的科幻想法的启发,我想到了物理学可以允许的东西。”

  经过九年多的研究,历经无数次的失败后,巴雷特和他的团队终于拥有了第一架能够依靠电动力推进飞行的飞机,这架飞机在进行飞行测试时没有搭载载荷,因为它将自己保持在空中就已经很难了,更别说在搭载任何货物了。这次飞行测试是在一个无风的体育馆里进行的,且飞行只持续了12秒左右。

  从目前的情况来看,要想在没有活动部件的情况下让飞机完成从洛杉矶到纽约的飞行仍然还有很长的路要走,但此次飞行测试仍然是航空业的一个重要里程碑。牛津大学热流体研究所的研究人员PriyankaDhopade说:“虽然(电动力推进技术)与商用燃气轮机推进相比还有很长的路要走……但电动力推进有可能成为短距离、小载荷无人机飞行的变革者。”

  即使这种类型的推进力不足以满足商用飞机的需求,但巴雷特认为它可以与喷气发动机一起组合使用。他表示,电动力推进系统可以嵌入飞机的外壳中,为沿着飞机流动的空气重新注入动力。目前,这种流动空气最终会落在飞机后面缓慢移动并对飞机的飞行产生阻力,而增加电动力推进系统可以消除这种阻力并提高燃油效率。除了优化原型机之外,这也是麻省理工学院的研究团队计划下一步关注的内容。巴雷特表示,“我们开发这项技术只用了几年时间,而常规推进已有100年的历史,所以我们还有一些事情要做,但我认为我们可以做到。”

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