|
曝光台 注意防骗 网曝天猫店富美金盛家居专营店坑蒙拐骗欺诈消费者
早在 20 世纪 60 年代时，研究人员也得出结论，这种技术无法创造维持飞行所需的推力水平。因此，多年来，EAD 主要是业余爱好者的项目，其应用大部分仅限于小型台式“升降机”，这些升降机与大型电压源相连，为小型飞行器在空中短暂悬停创造足够的风。人们普遍认为，在持续飞行中不可能产生足够的离子风来推动更大的飞机。
2009 年，当时已是麻省理工学院航空航天学教授的史蒂文·巴雷特开始仔细研究这项技术时，他相信自己看到了其未开发的潜力。“受到飞机和宇宙飞船的相关科幻想法的启发，我联想到了物理学可以允许的东西”，他说。
他回忆道，有一次，他因为时差问题在一家酒店度过了一个不眠之夜。“我在思考这个问题，并开始寻找可行的方法。我做了一些背后的计算，发现它可能成为一个可行的推进系统，”巴雷特说，“事实证明，我们多年的努力才实现了这个首次试飞。”
数百次失败后的成功：比莱特兄弟的第一次飞行更远
在进行了多次计算机模拟后，巴雷特团队决定设计一架翼展 5 米，质量为 2.45 千克，大约只相当于一只鸡重量的飞机。
为了产生足够强的电场，研究人员在飞机的机翼下方安装了类似百叶窗的电极组，每个电极由带正电荷的不锈钢丝和由铝覆盖的带有大量负电荷的泡沫片构成。该飞机还带有一个定制的电池组和一个变压器，变压器可以将电池的电压从大约 200 伏升至 40 千伏。高压充电的电极暴露在飞机外，但它们可以通过遥控器打开或关闭，因此可以避免安全风险。
巴雷特团队在麻省理工学院的体育馆内对飞机进行了飞行测试。该体育馆是他们可以找到的最大的可以进行试验的室内空间。飞机产生的离子推力维持飞机飞行了 60 米（体育馆内的最长距离）。实验人员重复了 10 次飞行，都达到了相似的表现。
巴雷特说，“我们经历了数次史诗般的撞机事故”。最终，该团队设计了一个类似弹弓的装置来帮助飞机起飞。经过数百次失败的尝试后，飞机终于能够用自我推进保持空中飞行。研究人员在本周的Nature报道中说，在 10 多次的试飞中，这架飞机在大约 10 秒内飞行了 60 米，平均海拔高度为半米，比莱特兄弟的第一次飞行更远。
但是，如果要商业化应用，这种飞机还需要在重量、可靠性、成本方面多加考虑，这些都是至关重要的的因素，还有安全、续航里程也需要考虑。
“我们显然还有很长的路要走，而且我们需要改进很多事情才能实现这个目标。我认为没有什么能够让它从根本上变得不可能”，巴雷特说。比如，推力可以通过改进变压器系统和电池，变得更加高效；测试不同方式产生离子，或将推进器集成到飞机的框架中可以减少阻力。法国国家研究机构 CNRS 和图卢兹大学的流体力学研究员 Franck Plouraboué 表示，连接在飞机顶部的超轻型太阳能电池板可以为 EAD 飞机提供动力。
加州大学伯克利分校的电气工程师 Daniel Drew 认为，“这是伟大的一步。”Drew 正在研究EAD 微型机器人，并没有参与这项研究。
 （图源：MIT）
然而，Drew 警告说，“如果他们想要将飞机尺寸做得更大，就会遇到很多问题。”他说，基本问题是放大会不成比例。随着飞机尺寸的增加，其重量将比其机翼面积增长得更快。因此，为了保持高空飞行，一架更大的飞机每单位机翼区域必须产生更多的推力，“从物理学的角度来看，这是非常难以实现的”。Drew 认为，未来我们更有可能先看到一系列较小的 EAD 飞机。
牛津热流体研究所的研究人员 Priyanka Dhopade 说：“虽然距离现有的喷气式航空发动机还有很长的路要走...... 电动力推进有可能成为短距离、小载荷无人机飞行的改变者。”
值得一提的是，首次试飞成功并没有承载任何重物，但巴雷特不排除未来人类能搭乘这种飞机的可能性。
一次里程碑式的开端
目前，团队开发出来的 EDA 系统的推进力还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使用。他说，电动力推进系统可以嵌入飞机中，用于重新改变沿飞机行进的空气，增加新的推进系统可以消除阻力并提高燃油效率。因此，除了优化原型工艺之外，这也是麻省理工学院团队计划下一步关注的内容。
巴雷特说，“这是我们可以设计的最简单的离子推进飞机，它证明了离子推进飞机可以飞行。这离一架可以完成实用任务的飞机还有一段距离。实用飞机需要更高效，飞得更久，而且是室外飞行。”
 （图源：MIT）
法国图卢兹流体力学研究所高级研究员 Franck Plouraboue 表示，这种新设计是展示 EDA 可行性的“重要一步”。他指出，在这之前，EDA 甚至不能实现几克重的飞机飞行。Plouraboue 没有参与这项研究，他说，“这个强力的试验结果直接证明了离子推进飞机的稳定飞行是可实现的。除了在无人机上的应用之外，很难推断它将来会对飞机推进产生多大影响。尽管如此，这不是研究的弱点，而是未来进展的开端，这一领域终将爆发。”
团队也相信，就像 100 多年前莱特兄弟的早期实验一样，这样一个小小的开端最终会改变航空的面貌。
中国通航网 www.ga.cn
通航翻译 www.aviation.cn
本文链接地址：飞机革命？世界首架＂离子推进＂飞机试飞成功(2)
|
