Uita-te la inginerii MIT Fly First-Ever plan cu nici o piesa Moving

Inginerii MIT au construit și au zburat primul avion, fără părți în mișcare. În locul propulsorilor sau a turbinelor, avionul ușor este alimentat de un "vânt ionic" - un flux silențios dar puternic de ioni care se produce la bordul avionului și care generează suficientă forță pentru a propulsa avionul într-un zbor susținut și stabil.

Inginerul Steven Barrett spune că inspirația pentru planul ionic al echipei vine parțial din seria de filme și de televiziune, Star Trek, pe care îl privea în mod avid ca un copil. El a fost în mod deosebit atras de navele futuriste care au zburat fără efort prin aer, fără părți în mișcare și fără zgomot sau evacuare.

"Acest lucru ma facut sa cred ca, in viitorul apropiat, avioanele nu ar trebui sa aiba elice si turbine", spune Barrett. "Ar trebui să fie mai mult ca și navetele Star Trek, care au doar o strălucire albastră și alunecă în tăcere."

Acum nouă ani, Barrett a început să caute modalități de a proiecta un sistem de propulsie pentru avioane fără părți în mișcare. El a venit în cele din urmă pe "vântul ionic", cunoscut și sub numele de "forța electroaerodinamică" - un principiu fizic identificat pentru prima dată în anii 1920 și care descrie un vânt sau o forță care poate fi produsă atunci când un curent trece între un electrod subțire și un gros. Dacă se aplică suficientă tensiune, aerul dintre electrozii poate produce o forță suficientă pentru a propulsa o aeronavă mică.

De ani de zile, forța electroaerodinamică a fost, în cea mai mare parte, un proiect de pasionat, iar desenele se limitează, în cea mai mare parte, la "lifturi" de mici dimensiuni, legate de sursele de tensiune mari, care creează suficient vânt pentru o ambarcațiune mică pentru a se mișca scurt în aer. Sa presupus în mare măsură că ar fi imposibil să se producă suficiente vânturi ionice pentru a propulsa o aeronavă mai mare într-un zbor susținut.

"A fost o noapte fără somn într-un hotel când am fost jet-lagged, și m-am gândit la acest lucru și a început să caute modalități de a putea face", își amintește el. "Am făcut niște calcule înapoi la plic și am constatat că, da, ar putea deveni un sistem viabil de propulsie", spune Barrett. "Și sa dovedit că este nevoie de mulți ani de muncă pentru a obține de la faptul că la un prim zbor de încercare."

Designul final al echipei seamănă cu un planor mare și ușor. Aeronava, care cântărește aproximativ cinci kilograme și are o aripă de cinci metri, poartă o serie de fire subțiri, care sunt legate ca niște garduri orizontale de-a lungul și sub capătul din față al aripii avionului. Firele acționează ca electrozi încărcați pozitiv, în timp ce firele groase, aranjate în mod similar, care circulă de-a lungul capătului din spate al aripii planului, servesc drept electrozi negativi.

Fuselajul avionului deține un teanc de baterii de litiu-polimer.Echipa avionului Ion Barrett a inclus membrii Grupului de Cercetare Electronică de Putere al Profesorului David Perreault din Laboratorul de Cercetare Electronică, care a proiectat o sursă de alimentare care să transforme puterea bateriilor la o tensiune suficient de mare pentru a propulsa avionul. În acest fel, bateriile furnizează electricitate la 40.000 de volți pentru a încărca firele prin intermediul unui convertor de putere ușor.

Odată ce firele sunt energizate, ele acționează pentru a atrage și a îndepărta electronii încărcați negativ de moleculele de aer din jur, ca un magnet gigantic care atrage pilituri de fier. Moleculele de aer care sunt lăsate în urmă sunt nou ionizate și, la rândul lor, sunt atrase de electrozii încărcați negativ la partea din spate a planului.

Pe măsură ce noul nor de formare a ionilor curge spre firele încărcate negativ, fiecare ion se ciocnise de milioane de ori cu alte molecule de aer, creând o forță care propulsează aeronava înainte.

Echipa, care a inclus și personalul de la Lincoln Laboratory, Thomas Sebastian și Mark Woolston, a zburat cu avionul în mai multe teste de alergare de-a lungul gimnaziului din centrul duPont Athletic Center al MIT - cel mai mare spațiu interior pe care l-au găsit pentru a-și desfășura experimentele. Echipa a zburat cu avionul la o distanță de 60 de metri (distanța maximă în sala de sport) și a constatat că avionul a produs suficientă forță ionică pentru a susține zborul tot timpul. Au repetat zborul de 10 ori, cu performanțe similare.

"Acesta a fost cel mai simplu avion posibil pe care l-am putea proiecta care ar putea dovedi conceptul pe care un avion ionic ar putea zbura", spune Barrett. "Este încă departe de o aeronavă care ar putea îndeplini o misiune utilă. Trebuie să fie mai eficient, să zboare mai mult și să zboare în afară."

Echipa lui Barrett lucrează la sporirea eficienței designului, pentru a produce mai multă vânt ionic cu mai puțină tensiune. Cercetătorii speră, de asemenea, să sporească densitatea de împingere a designului - cantitatea de forță generată pe unitatea de suprafață. În prezent, zborul cu avionul ușor al echipei necesită o suprafață mare de electrozi, care constituie, în esență, sistemul de propulsie al avionului. În mod ideal, Barrett ar dori să proiecteze o aeronavă fără sistem vizibil de propulsie sau cu suprafețe separate de comandă cum ar fi cârligele și elevatoarele.

"A fost nevoie de mult timp pentru a ajunge aici", spune Barrett. "Trecerea de la principiul de bază la ceva care zboară de fapt a fost o lungă călătorie de caracterizare a fizicii, apoi a venit cu proiectarea și a face să funcționeze. Acum posibilitățile pentru acest tip de sistem de propulsie sunt viabile."