Flygplanet har designats som inte kommer att vara beroende av fossila bränslen eller batteri eftersom det inte kommer att ha någon rörlig del
Ända sedan upptäckten av flygplan för mer än 100 år sedan, varje flygande maskin eller flygplan i himlen flyger använder rörliga delar som propellrar, jetmotorer, blad på en turbin, fläktar etc som får ström från antingen förbränning av fossila bränslen eller genom att använda batteri som kan ge en liknande effekt.
Efter nästan decennier lång forskning har flygforskare vid MIT byggt och flugit för första gången ett plan som inte har några rörliga delar. Metoden för framdrivning som används i detta flygplan är baserad på principen om elektroaerodynamisk dragkraft och kallas "jonvind" eller jonframdrivning. Så i stället för propellrar eller turbiner eller jetmotorer som används i konventionella flygplan, drivs denna unika och lätta maskin av "jonisk vind". 'Vinden' kan produceras genom att leda stark elektrisk ström mellan en tunn och en tjock elektrod (driven av litiumjonbatterier) vilket resulterar i jonisering av gas och därigenom producera snabbt rörliga laddade partiklar som kallas joner. Den joniska vinden eller jonflödet krossar i luftmolekyler och trycker dem bakåt, vilket ger flygplanet kraften att röra sig framåt. Vindriktningen beror på arrangemanget av elektroderna.
Jonframdrivningsteknik används redan av NASA i yttre rymden för satelliter och rymdfarkoster. I detta scenario, eftersom rymden är vakuum, finns det ingen friktion och därför är det ganska enkelt att driva en rymdfarkost att röra sig framåt och dess hastighet ökar också gradvis. Men när det gäller flygplan på jorden är det underförstått att vår planetens atmosfären är mycket tät för att få joner att driva ett flygplan över marken. Detta är första gången jonteknik har prövats för att flyga flygplan på vår planet. Det var utmanande. dels för att precis tillräckligt med dragkraft behövs för att hålla maskinen i luften och dels måste flygplanet övervinna motståndet från luftmotstånd. Luften skickas bakåt som sedan skjuter flygplanet framåt. Den avgörande skillnaden med att använda samma jonteknik i rymden är att en gas måste bäras av rymdfarkosten som ska joniseras eftersom rymden är vakuum medan ett flygplan i jordens atmosfär joniserar kväve från atmosfärisk luft.
Teamet utförde flera simuleringar och designade sedan framgångsrikt ett flygplan med fem meters vingspann och vikt på 2.45 kilo. För att generera elektriska fält fästes en uppsättning elektroder under planets vingar. Dessa bestod av positivt laddade rostfria ståltrådar framför en negativt laddad skiva skum täckt med aluminium. Dessa högladdade elektroder kan för säkerhets skull stängas av med fjärrkontroll.
Flygplanet testades inne i ett gym genom att det sjösattes med en bungee. Efter många misslyckade försök kunde detta flygplan driva sig själv för att förbli luftburet. Under 10 testflygningar kunde flygplanet flyga upp till en höjd av 60 meter minus vikten av en mänsklig pilot. Författare vill öka effektiviteten i sin design och producera mer jonisk vind samtidigt som de använder mindre spänning. Framgången för en sådan design måste testas genom att skala upp tekniken och det kan vara en uppförsbacke. Den största utmaningen skulle vara om planets storlek och vikt ökar och täcker ett större område än dess vingar, skulle planet kräva högre och starkare dragkraft för att hålla sig flytande. Olika tekniker kan utforskas till exempel att göra batterier mer effektiva eller kanske använda solpaneler, dvs hitta nya sätt att generera joner. Detta flygplan använder den konventionella designen för flygplan, men det kan vara möjligt att prova en annan design där elektroder kan forma den joniserande riktningen eller någon annan ny design kan konceptualiseras.
Tekniken som beskrivs i den aktuella studien kan vara perfekt för tysta drönare eller enkla flygplan eftersom drönare som för närvarande används är en stor källa till buller. I denna nya teknik genererar tyst flöde riklig dragkraft i framdrivningssystemet som kan driva planet över en väl ihållande flygning. Detta är unikt! Ett sådant plan kommer inte att kräva fossila bränslen för att flyga och skulle därmed inte ha några direkta förorenande utsläpp. Dessutom, jämfört med flygande maskiner som använder propellrar etc är detta tyst. Den nya upptäckten publiceras i Natur.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Xu H et al. 2018. Flygning av ett flygplan med solid-state framdrivning. Natur. 563 (7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9
***
