「イオン風」動力飛行機：可動部分のない飛行機

飛行機は可動部分がないため、化石燃料やバッテリーに依存しないように設計されています

の発見以来 飛行機 100年以上前、 飛行 スカイフライの機械や航空機は、化石燃料の燃焼または同様の効果を生み出すことができるバッテリーを使用して電力を得るプロペラ、ジェットエンジン、タービンのブレード、ファンなどの可動部品を使用します。

約10年にわたる研究を経て、MITの航空科学者たちは初めて可動部品のない飛行機を製作し、飛行させた。この飛行機で使用されている推進方法は電気空気力学的推力の原理に基づいており、「イオン風」またはイオン推進と呼ばれています。つまり、従来の飛行機で使用されるプロペラやタービン、ジェット エンジンの代わりに、このユニークで軽量な機械は「イオン風」によって動力を供給されます。 「風」は、薄い電極と厚い電極（リチウムイオン電池で駆動）の間に強い電流を流すことで発生し、ガスがイオン化してイオンと呼​​ばれる高速で移動する荷電粒子が生成されます。イオン風またはイオンの流れは空気分子に衝突して後方に押し出し、飛行機に前進する推力を与えます。風向きは電極の配置によって決まります。

イオン推進技術はすでに 米航空宇宙局（NASA） 宇宙空間では衛星や宇宙船に使用されます。このシナリオでは、宇宙は真空であるため摩擦がないため、宇宙船を前進させるのは非常に簡単であり、その速度も徐々に増加します。しかし、地球上の航空機の場合、私たちの 惑星の 大気は非常に濃いため、イオンが地上の航空機を駆動することができます。イオン技術が航空機の飛行に試みられたのはこれが初めてです。 惑星。大変でした。第一に、飛行機が飛行し続けるのに十分な推力が必要であること、第二に、飛行機は空気抵抗による抗力を克服する必要があるためです。空気は後方に送られ、飛行機を前方に押します。同じイオン技術を宇宙で使用する場合の決定的な違いは、地球の大気圏にある航空機が大気中の窒素をイオン化するのに対し、宇宙は真空であるため、イオン化されるガスを宇宙船で運ぶ必要があることです。

チームは複数のシミュレーションを実行し、2.45メートルの翼幅とXNUMXキログラムの重量を持つ航空機の設計に成功しました。 電界を発生させるために、一組の電極が飛行機の翼の下に取り付けられました。 これらは、アルミニウムで覆われた負に帯電したフォームのスライスの前にある正に帯電したステンレス鋼線で構成されていました。 これらの高電荷電極は、安全のためにリモコンでオフにすることができます。

飛行機は、バンジーを使用して発射することにより、体育館内でテストされました。 多くの試みが失敗した後、この飛行機は空中を維持するためにそれ自体を推進することができました。 10回のテスト飛行中に、飛行機は60メートルの高さから人間のパイロットの体重を差し引いた高さまで飛行することができました。 著者は、より少ない電圧を使用しながら、設計の効率を高め、より多くのイオン風を生成することを目指しています。 このような設計の成功は、テクノロジーをスケールアップすることによってテストする必要があり、それは困難な作業になる可能性があります。 最大の課題は、飛行機のサイズと重量が増加し、翼よりも広い領域をカバーする場合、飛行機が浮かんでいるためには、より高く、より強い推力が必要になることです。 さまざまな技術を検討することができます。たとえば、バッテリーをより効率的にする方法や、ソーラーパネルを使用する方法、つまりイオンを生成する新しい方法を見つける方法などです。 この飛行機は航空機の従来の設計を使用していますが、電極が電離方向を形作ることができる別の設計を試すことができるか、または他の新しい設計を概念化することができるかもしれません。

現在使用されているドローンは騒音公害の大きな原因であるため、現在の研究で説明されている技術は、サイレントドローンや単純な飛行機に最適である可能性があります。 この新技術では、サイレントフローが推進システムに十分な推力を発生させ、持続的な飛行で飛行機を推進することができます。 これはユニークです！ このような飛行機は、飛行するのに化石燃料を必要としないため、直接的な汚染物質の排出はありません。 また、プロペラなどを使用する飛行機械と比較すると、これは静かです。 小説の発見はで公開されています 自然.

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ソース

Xu H etal。 2018.ソリッドステート推進力を備えた飛行機の飛行。 自然。 563（7732）。 https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9

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