全球首架離子風飛機 試飛成功
全球首架離子風飛機試飛成功。(取自網路)
〔編譯孫宇青/綜合報導〕美國麻省理工學院(MIT)研究團隊在科幻電影「星際爭霸戰(Star Trek)」啟發下,成功利用電子空氣動力學理論,研發出全球首架以「離子風」為動能、重約二.五公斤的飛機,使其穩定飛行達五十五公尺,且過程幾無噪音及污染,深具發展潛力。研究成果廿一日刊登於「自然」期刊。
領銜這項研究的MIT航空航太學院副教授巴瑞特(Steven Barrett),對「星際爭霸戰」中看似無動力裝置,卻彷彿有著源源不絕動力的飛梭著迷不已,於九年前開始探索上世紀二○年代首度發現、又名「電子空氣動力推進」的「離子風(ionic wind)」,是否可實現此想像。所謂離子風是指電流在薄電極和厚電極之間通過時,所產生的一種安靜且強勁的離子流;若施予足夠的電壓,方可形成推動力。
巴瑞特和團隊最終製造出外型看似滑翔翼、重量僅約二.五公斤、翼展長度約五公尺的小型飛行載具。機身裝載一組可產生四萬伏特高壓的鋰聚合物電池,機翼的前緣和下側裝有大量輕質電線組成的並聯電極,機翼後緣則裝上較厚電線組成的電極。當通電後,前半部電極產生兩萬伏特高壓正電,對周圍的空氣增壓,從氮分子中剝離帶負電荷的電子(離子),而後半部電極則產生兩萬伏特高壓負電,將離子從正電極吸引過來,並牽引其他空氣粒子,從而產生離子風。
研究團隊在MIT的杜邦運動中心室內體育館進行試飛測試,結果該飛行載具成功以每秒四.八公尺的速度,穩定飛行五十五公尺(館體全長約為六十公尺),且十次試飛都取得類似的結果,驗證離子風做為飛機驅動力的可行性。巴瑞特指出,團隊正致力提升設計效率,包括以更低的電壓製造出更強的離子風,以及提高單位面積內產生的推力密度,盼使飛行載具可在室外飛行更遠的距離。
科學界以往僅能利用離子風推進數公克重量的物體,此研究對未來飛機動力發展堪稱邁進一大步。巴瑞特期待,離子風推進系統短期內用於無人機,更希望之後與傳統燃燒動力系統共用,製造更節能的混合式客機或其他大型飛行器。
以增壓空氣產生動力的飛機
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