MIT 엔지니어가 움직이는 부품없이 첫 비행기를 날아가는 것을 지켜보십시오.

MIT 엔지니어는 움직이는 부품이없는 최초의 비행기를 제작하여 비행했습니다. 프로펠러 나 터빈 대신에, 경 항공기는 비행기를 타고 생산되는 조용하고도 강렬한 이온의 흐름 인 "이온 바람"에 의해 구동되며, 지속적이고 안정된 비행에서 비행기를 추진하기에 충분한 추진력을 생성합니다.

스티븐 배럿 (Steven Barrett) 엔지니어는 팀의 이온 비행기에 대한 영감은 부분적으로 영화 및 TV 시리즈에서 비롯되었으며, 스타 트랙, 그는 아이처럼 탐욕스럽게 보았다. 그는 겉으로보기에는 움직이는 부분이없고 거의 소음이나 배기 가스가없는 미래의 셔틀 크래프트에 특히 끌렸다.

"이것은 장래에 비행기가 프로펠러와 터빈을 가져서는 안된다고 생각하게했습니다."배럿은 말합니다. "그들은 더 많은 셔틀과 같아야한다. 스타 트랙, 그것은 단지 푸른 빛을 내고 조용히 활공합니다."

약 9 년 전, Barrett은 움직이는 부분이없는 비행기 용 추진 시스템을 설계하는 방법을 모색하기 시작했습니다. 1920 년대에 처음 발견 된 물리적 원리 인 전기 이온 동력 추력 (electroaerodynamic thrust)으로 알려진 "이온 바람 (ionic wind)"은 결국 전류가 얇은 전극과 두꺼운 전극 사이를 통과 할 때 발생할 수있는 바람이나 추력을 설명합니다. 충분한 전압이 가해지면 전극 사이의 공기가 작은 추진기를 추진하기에 충분한 추진력을 생성 할 수 있습니다.

수년 동안 전자 유체 역학 추력은 주로 애호가의 프로젝트였으며 설계는 대 부분의 경우 소형 공전 물이 잠깐 공중에 떠있는 데 충분한 바람을 발생시키는 대형 전압 공급 장치에 묶여있는 소형 "탁상용"리프터에 국한되어 왔습니다. 지속 비행 동안 더 큰 항공기를 추진하기에 충분한 이온 바람을 발생시키는 것이 불가능할 것이라고 크게 추정되었습니다.

"내가 제트기에 뒤처 졌을 때의 호텔에서의 잠못드는 밤이었습니다. 나는 이것에 대해 생각하고 그것이 할 수있는 방법을 찾기 시작했습니다."그가 회상합니다. Barrett은 "나는 백 - 오브 - 엔벨로프 (back-of-the-envelope) 계산을 수행했으며, 그렇다면 실행 가능한 추진 시스템이 될 수 있음을 발견했다. "그리고 첫 번째 시험 비행에서 수년간의 작업이 필요했습니다."

팀의 최종 디자인은 크고 가벼운 글라이더와 흡사합니다. 약 5 파운드의 무게와 5 미터의 날개 길이를 가진 항공기는 항공기 날개의 앞쪽 끝단을 따라 수평 펜싱처럼 늘어지는 얇은 전선을 가지고있다. 와이어는 양극으로 작용하는 전극으로 작용하는 반면, 유사하게 배치 된 두꺼운 와이어는 비행기 날개의 후단을 따라 부극으로 작용합니다.

비행기의 동체에는 리튬 폴리머 배터리 스택이 있습니다.배럿의 이온 비행기 팀은 비행기의 추진을 위해 전지의 출력을 충분히 높은 전압으로 변환하는 전원 공급 장치를 설계 한 전자 공학 연구소의 David Perreault 교수의 전력 전자 연구 그룹 구성원을 포함 시켰습니다. 이러한 방법으로 배터리는 가벼운 전력 변환기를 통해 와이어를 확실하게 충전하기 위해 40,000V의 전기를 공급합니다.

일단 전선에 전압이 가해지면 철사를 끌고있는 거대한 자석과 같이 주변 공기 분자에서 음으로 하전 된 전자를 끌어 당겨 빼냅니다. 남겨진 공기 분자는 새롭게 이온화되고 차례로 평면의 뒤쪽에있는 음으로 대전 된 전극에 끌립니다.

새롭게 형성된 이온 구름이 음전하를 띤 와이어를 향해 흐르면 각 이온은 다른 공기 분자와 수백만 번 충돌하게되어 항공기가 앞으로 나아갈 수 있습니다.

Lincoln Laboratory 직원 인 Thomas Sebastian과 Mark Woolston도 포함 된이 팀은 실험을 수행 할 수있는 가장 큰 실내 공간 인 MIT의 듀폰 운동 센터 (Dont Athletic Center)에서 체육관을 가로 질러 여러 번 시험 비행을했습니다. 팀은 비행기에서 60m (헬스 클럽 내의 최대 거리)의 거리를 비행하고 전체 시간 동안 비행을 유지하기에 충분한 이온 추력을 생산하는 비행기를 발견했습니다. 그들은 비슷한 성능으로 비행을 10 번 반복했다.

"이것은 이온 비행기가 날 수 있다는 개념을 증명할 수있는 우리가 설계 할 수있는 가장 단순한 비행기였습니다."라고 Barrett는 말합니다. "유용한 임무를 수행 할 수있는 항공기에서 멀리 떨어져 있습니다. 더 효율적이어야하고, 더 오랫동안 비행하고, 비행해야합니다."

Barrett의 팀은 디자인의 효율성을 높이고 더 적은 전압으로 더 많은 이온 바람을 생성하기 위해 노력하고 있습니다. 연구자들은 또한 단위 면적당 생성되는 추력의 양인 설계의 추력 밀도를 높이기를 희망하고 있습니다. 현재, 팀의 경량 비행기를 비행하는 것은 본질적으로 비행기의 추진 시스템을 구성하는 전극의 넓은 영역을 필요로합니다. 이상적으로 Barrett은 추진 시스템이 보이지 않거나 방향타 및 엘리베이터와 같은 별도의 컨트롤 표면이있는 항공기를 설계하려고합니다.

"여기에 오는 데는 오랜 시간이 걸렸습니다."라고 배럿은 말합니다. "기본 원리에서 실제로 움직이는 것에 이르기까지는 물리학을 특성화하고 디자인을 고안하여 작동하게 만드는 긴 여정이었습니다. 이제 이런 종류의 추진 시스템에 대한 가능성이 실현 가능합니다."