Az első ionhajtású Science Online repülőgép
Az első repülőgép, amelyet ionmotor hajt
Képzeljünk el egy repülőgép-hajtóművet mozgó alkatrészek nélkül, amely nem okoz káros gázokat és nem okoz zajt.
Ilyen motort hoztak létre az amerikai Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói a jövő repülőgépeinek meghajtására. Ez úgy volt lehetséges, hogy egy korábban alkalmazott technológiát csak űrhajókhoz vagy űrhajókhoz igazítottak.
Az ionos meghajtású motort az 1960-as évek óta alkalmazzák az űrszondák gyártásában, de hátránya, hogy kis reakcióerőt generál.
Az ionos motorokkal nem lehet űrhajókat az űrbe indítani nagy gravitációs viszonyok között, de ezeknek a motoroknak az az előnye, hogy hosszú ideig képesek vontatni, ezért az ionos meghajtó rendszerek maximális sebességet képesek biztosítani. nagyon nagy.
A káros gázok kibocsátása mellett ezek a motorok olcsóbbak és biztonságosabbak, mint a repülőgépgyártásban általánosan használt turbó motorok, mivel nem tartalmaznak kompresszort, gázturbinát vagy üzemanyag-szivattyút.
Az egyetlen probléma az, hogy a Föld gravitációs mezőjében az ionmotorok által termelt reaktív erő nem volt elég nagy ahhoz, hogy meghaladja a motorok működtetéséhez szükséges elektromos akkumulátorok súlyát. Legalábbis eddig.
A Nature-ben megjelent új kutatás utat nyit a csendes drónok számára a közeljövőben, és a felhasznált anyagok és az energiaátalakítás hatékonyságának további fejlődése ion nélküli motorral hajtott csendes kereskedelmi repülőgépek építéséhez vezethet.
A kutatók eddigi előrehaladása csak az első lépés lehet az ionmotorok repülőgép-meghajtásban való alkalmazásában, ami a jövőben gyökeresen megváltoztatná a kereskedelmi repülést.
A repülőgépekben használt sugárhajtóművek ma a cselekvés és a reakció elve vagy Newton harmadik törvénye alapján működnek, abban az értelemben, hogy ezeknek a motoroknak a meghajtó ereje egy nagy sebességű gázsugár előállításából és kiürítéséből származik.
Ehelyett az ionmotorok olyan elektromosan töltött részecskéket, ionokat használnak, amelyeket egy pár elektrosztatikus rács vonz, magas elektromos feszültség közöttük, és ionnyaláb formájában eltávolítják őket a motorkamrán kívül. Az így felgyorsult ionok kölcsönhatásba lépnek a levegővel, amely létrehozza a repülőgépet meghajtó reakcióerőt.
Csakúgy, mint az elektromos napelemes repülőgépek esetében, az ionos repülőgépeket is áram hajtja, ami azt jelenti, hogy elektromos akkumulátorokon kívül semmilyen üzemanyagot nem szállíthatnak.
Új kutatások azt mutatják, hogy az akkumulátor konfigurációjának és az elektromosság átalakításának intelligens megváltoztatásával lehetséges az akkumulátor súlyának elégséges csökkentése ahhoz, hogy ez a technológia alkalmazható legyen a repülőgépeken.
Az ionhajtású repülőgépekhez olyan nagy elülső profilra van szükség, amely a lehető legpontosabb "ionszél" létrehozásához szükséges. Sajnos ez megnöveli a repülőgép tömegét, ezért a kutatóknak kompromisszumos megoldást kellett találniuk.
Az első repülőgép, amelyet ionmotor hajt. Hitel: Steven Barrett/MIT
Olyan repülőgépet terveztek, amelynek szárnyfesztávolsága elég kicsi ahhoz, hogy csökkentse a repülőgép tömegét és a vizsgálati költségeket, de még mindig elég nagy ahhoz, hogy lehetővé tegye a szabványos távirányító alkatrészek használatát.
A kutatók 5 méter szárnyfesztávolságú repülőgépet használtak, amelynek súlya kevesebb mint 2,5 kilogramm volt. 10 repülést hajtott végre, 45 méteres távolságon 5 méter/másodperc sebességgel maximum 9 másodpercig képes repülni.
A repülőgépnek körülbelül 20 másodpercre van szüksége a szükséges hajtóerő előállításához, és egy "bungee" típusú mechanikus rendszerrel, azaz rugalmas húrok segítségével indították útjára.
Az első ionos repülőgép tesztelése. Hitel: Steven Barrett/MIT
Bár a repülési idő és a megtett távolság nem biztos, hogy túl lenyűgöző, a kutatók rámutatnak, hogy nagyjából hasonlóak a Wright fivérek repülőgépének 1903-as első repüléséhez.
Az anyagok és a teljesítményelektronika jövőbeli fejlődése, valamint a repülőgép szerkezetének optimalizálása nagyobb sebességet és hosszabb repülési időt biztosíthat. Lehetőség van napelemek felhasználásával az ionmotor áramellátásához szükséges villamos energia előállítására is.
Az ionhajtású repülőgépek egyik nagy előnye a nagyon alacsony zajszint, ezért várhatóan ezt a technológiát alkalmazzák majd az indítók számára a csendes drónok elérése érdekében.
A mozgó alkatrészek hiányának lehetővé kell tennie ennek a technológiának a viszonylagos könnyű alkalmazkodását a nagyobb repülőgépekhez, de ehhez nagyobb ionmotorok teljesítményére lesz szükség.
Tekintettel arra, hogy a Wright fivérek első repülése óta mennyit fejlődött a repülés, csak optimisták lehetünk ennek a technológiának a jövőjében.
Facebook megjegyzés
Lásd a megjegyzéseket
Centrifugális inerciális antigravitációs motor