MIT літає за прототипом d; іонні літаки - Sciences et Avenir
Опубліковано 23.11.2018 15:22
MIT зняв дивовижний безпілотний літак, що працює на іонному рушії! Оновлення цієї перспективної технології аеронавтики, яка вже використовується в космічному секторі.
Неймовірний іонний літак MIT (ілюстративне зображення).
Крістін Ю. Він/MIT
Він може важити лише 2,45 кг за 5 метрів розмаху крил, і все ж: він літає. Дослідникам престижного Массачусетського технологічного інституту (Массачусетський технологічний інститут) вдалося пролетіти (на невеликій висоті у великій гімназії) невеликим безпілотним літаком. і це без будь-якого ротора або реактора, оскільки це іонна рушія, використовуючи просту електричну батарею для іонізації атомів повітря та спричинення аеродинамічної тяги! Технічний принцип прототипу був описаний у дослідженні, опублікованому в журналі Nature. "Жодна літаюча машина такого типу до цього часу не була побудована, за винятком крихітних пристосувань по кілька грамів: історичний успіх", радіє Стівен Барретт, головний автор цього дослідження.
Іонний привід, техніка з космічного сектору
Що ми маємо на увазі під іонним рухом? На борту була надлегка батарея, здатна подавати дуже високу напругу (40 кВ) потужністю 600 Вт, щоб живити електроди, розташовані під крилами. Результатом є різниця електричних потенціалів між катодом (+) та анодом (-) (див. Схему нижче), яка буде іонізувати навколишнє повітря. і спричиняють зміщення в повітрі позитивно заряджених іонів від анода до катода, який можна назвати "іонним вітром". Результат: аеродинамічна тяга (сила, що діє під прискоренням літака), що дозволяє літаку залишатися в польоті! "Літаки майбутнього не повинні мати турбін або пропелерів і повинні бути більше схожими на човники" Зоряний шлях ", які безшумно ковзають", - жартує Стівен Барретт у заяві.
ПРОСТІР. Натхнення, що випливає з репертуару наукової фантастики, не повинно змусити нас забувати, що принцип іонного двигуна до цього часу в основному використовувався для космічного руху, наприклад, для зонда "Світанок". З різницею в розмірах: у просторі, якщо ми можемо вигідно використовувати сонячні батареї для живлення пристрою, повітря немає, отже, не має значення іонізація. Ось чому ці космічні двигуни повинні мати власний газ для іонізації. Сьогодні ксенон часто використовують через його щільність, яка дозволяє викидати на борт більше матеріалу. Ми віддаємо перевагу благородним газам, з меншою ймовірністю довго реагувати з водоймою під час тривалих космічних подорожей.
Максимізуйте електроаеродинамічну тягу
Тим не менше, сила тяги іонних двигунів низька, близько кількох ньютонів (одиниця виміру сили) ледве. Що не створює проблем у космосі, як тільки ми відірвемось від притягання землі. але це не так, поки хтось летить в атмосфері. Для порівняння, сила тяги одного реактивного двигуна Airbus становить понад 100 000 ньютонів. Це головна складність, яка перешкоджає передачі цієї технології в аеронавтиці. "Іонний двигун був випробуваний [для авіації] давно, але від нього відмовились у 1960-х роках, оскільки він виявився неефективним на низькій швидкості", зазначає Франк Плурабуе, дослідник CNRS з Університету Тулузи (Франція), автор коментаря до дослідження, опубліковане в Nature. Однак Барретт та його колеги.
Цифрова модель прототипу/MIT Electric Aircraft Initiative
ОПТИМІЗАЦІЯ. Досить сказати, що вага літаючого об’єкта повинна була бути максимально зменшена. Геометрія крила (і, зокрема, його розмах крил) була оптимізована за допомогою програмного забезпечення для цифрового моделювання для того, щоб визначити найкоротший розмах крил, де можливий рух. Для цього випадку також спеціально розроблений ультракомпактний генератор високої напруги. Таким чином, Барретт та його колеги виступають проти класичної аеронавтики, яка працює на викопному паливі, нової концепції "електроаеродинаміки" (розширення концепції аеродинаміки, де тяга походить від електричного поля, що прискорює заряджені іони в рідині). Досить розробити чистіші літаючі машини, що працюють на електроенергії, а не на викопному паливі. але перш за все мовчазний, а в кінцевому підсумку - чому б ні - в "ультратихих міських безпілотниках".
Руху все ще недостатньо для комерційної авіації
Однак цей підхід має межі. "Хоча ми показали, що електроаеродинамічна тяга достатня для низькошвидкісних безпілотних польотів, в даний час вона недостатня для високошвидкісних польотів комерційної авіації", - пишуть вони в дослідженні l '. "Наш літак розвиває тягу в 3 ньютони на м2. Для комерційних літаків цей показник становить приблизно 1000 ньютонів на м²". "Ще потрібно досягти значного прогресу", - визнає Стівен Барретт. "Очікується, що продуктивність також значно покращиться зі швидкістю літака". Пристрій також може бути оснащений сонячними панелями, щоб бути повністю автономним в енергетичному відношенні.
Відео судового процесу/MIT
ПУЖКА. Слід також додати, що тестовий політ, повторений 10 разів для експерименту, відбувся лише в приміщенні, на відстані лише 55 метрів, через обмежений простір у спортзалі (60 метрів). "Через це обмеження нам довелося використовувати еластичну шнурову систему, щоб літак досяг стаціонарної швидкості 5 метрів в секунду", - уточнюють вони. Іншими словами, ми ще не знаємо, як змусити злітаючий об’єкт злетіти за допомогою цього типу рушія. Це не заважає цьому бути безпрецедентним доказом концепції. Дослідники також порівнюють конструкцію свого прототипу з Wright Flyer, одним із перших літаків, важчих за повітря, які досягли успіху в пілотованому польоті в 1903 році. Подвиг не чекає відстані.
Літак братів Райт в 1903 році