零部件、零燃料污染?MIT新型電動飛機首次試飛成功
典型的噴氣式飛機裝有可以快速轉(zhuǎn)動的葉片,F(xiàn)有的噴氣式飛機需要旋轉(zhuǎn)的渦輪機和螺旋槳來制造推力,從而讓飛機飛上云端。那新型的飛機又是如何呢?
在《自然》雜志近日發(fā)表的一篇論文中,MTI的研究人員宣布,他們成功制造第一架沒有任何活動部件的飛機,并進行了試飛。這架樣機重2.45公斤(5.4磅),沒有任何旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片,直接使用電力來驅(qū)動飛行。本次試飛的飛行距離達(dá)60米(200英尺,相當(dāng)于學(xué)校體育館的長度)。
如果這項技術(shù)能夠推廣,人們在未來將可以制造出更安全、更安靜以及更容易維護的飛機。最重要的是,它將消除燃料燃燒、排放產(chǎn)生的污染,因為飛機的飛行完全由電池驅(qū)動。
這次首飛使用電空氣動力原理實現(xiàn)推進,這個概念在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)被提出了。電空氣動力原理很難具象化理解,它利用的是所謂的“離子風(fēng)”(ionic wind)。
該飛機使用高達(dá)40000伏的電壓,推進器在兩個電極周圍的空氣中產(chǎn)生離子。兩電極之間產(chǎn)生的電場將離子從較小的電極拋向較大的電極。這些離子在飛行過程中與空氣中的分子產(chǎn)生碰撞,并產(chǎn)生離子風(fēng),從而推動飛機前進。離子在兩個固定電極之間移動,因而并不需要任何活動部件來驅(qū)動飛機飛行。
你可能已經(jīng)見過使用這個原理的產(chǎn)品了,比如說無扇葉臺扇。這種風(fēng)扇使用了同樣的原理,制冷效果很是不錯。
那么,為什么這么多年來,這個技術(shù)一直沒有在飛機上使用呢?20世紀(jì)60年代,當(dāng)這個原理被提出時,研究人員認(rèn)為,該技術(shù)無法提供飛行所需的推力水平。2009年,MIT航空航天學(xué)教授史蒂芬·巴雷特在仔細(xì)了解這項研究時,他并沒有被這個結(jié)論所禁錮,他看到了這個技術(shù)的潛力。巴雷特說:“我的靈感來自科幻小說中的飛機和宇宙飛船,我認(rèn)為這種飛機在理論上是可行的”
九年后,在經(jīng)歷了許多次失敗之后,巴雷特和他的團隊最終成功制造了一架能夠飛行的樣機。但不要忘了,這架樣機并沒有載人或載物,就連自己在空中都保持平衡都很困難,更不要說載重了。這次試飛是在一個沒有風(fēng)的體育館里進行,飛行持續(xù)時間只有12秒左右。
距離這種飛機獲得最后的成功還有很長的路要走,但這仍然是航空業(yè)發(fā)展的一個重要的里程碑。牛津熱流體研究所的研究員PriyPade說:“雖然和商用燃?xì)廨啓C相比,電空氣動力推進技術(shù)還有很長的路要走,但它很有可能在短程、小載荷無人機市場中大放異彩!
盡管這種類型的飛行器的效率并不足以應(yīng)用于商用場景,巴雷特相信它可以與噴氣發(fā)動機相輔相成,一起運行。他說,電空氣動力推進系統(tǒng)可以嵌入在飛機表面,讓飛機周圍的空氣重新快速流動。目前,飛機周圍的空氣流動相對較慢,并聚集在飛機尾部,并形成了阻力。增加新的推進系統(tǒng)可以消除這種阻力,提高燃油效率。
MIT下一步就會研究電空氣動力原理和傳統(tǒng)噴氣式飛機相結(jié)合的問題,同時還將繼續(xù)優(yōu)化工程樣機。巴雷特說:“我們開發(fā)研究這項技術(shù)只有幾年時間,而傳統(tǒng)的推進技術(shù)已經(jīng)有100年的積累了。我們還有很多工作要做,我想我們最終一定會獲得成功!
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