Watch Jurutera MIT Terbang Plane Pertama-Pertama Dengan Tiada Bahagian Bergerak

Jurutera MIT telah membina dan menerbangkan pesawat pertama tanpa bahagian yang bergerak. Daripada baling-baling atau turbin, pesawat ringan dikuasai oleh "angin ionik" - aliran ion senyap tapi kuat yang dihasilkan di atas kapal terbang, dan itu menjana tujah yang cukup untuk menggerakkan pesawat itu ke atas penerbangan yang berterusan.

Jurutera Steven Barrett mengatakan inspirasi untuk pesawat ion itu sebahagiannya dari siri filem dan televisyen, Star Trek, yang dilihatnya sebagai kanak-kanak. Dia terutamanya tertarik dengan pesawat-pesawat futuristik yang mudah meluncur melalui udara, dengan seolah-olah tiada bahagian bergerak dan hampir tidak ada bunyi atau ekzos.

"Ini membuat saya berfikir, dalam masa depan jangka panjang, pesawat tidak perlu mempunyai kipas dan turbin," kata Barrett. "Mereka sepatutnya lebih seperti pengangkutan masuk Star Trek, yang hanya mempunyai cahaya biru dan diam-diam meluncur."

Kira-kira sembilan tahun yang lalu, Barrett mula mencari cara untuk mereka bentuk sistem pendorong untuk pesawat tanpa bahagian bergerak. Dia akhirnya muncul sebagai "angin ionik", yang juga dikenali sebagai tujahan electroaerodynamic - prinsip fizikal yang mula-mula dikenal pasti pada tahun 1920-an dan menggambarkan angin, atau tujah, yang dapat dihasilkan ketika arus berlalu di antara elektroda tebal dan tebal. Sekiranya voltan yang mencukupi digunakan, udara di antara elektrod boleh menghasilkan tujahan yang cukup untuk menggerakkan pesawat kecil.

Selama bertahun-tahun, tujahan electroaerodinamik kebanyakannya menjadi projek penggemar, dan kebanyakan reka bentuk telah terhad kepada "pengangkat" desktop yang kecil, yang disambungkan kepada bekalan voltan yang besar yang menghasilkan angin yang cukup untuk sebuah kraf kecil untuk berlegar seketika di udara. Ia sebahagian besarnya mengandaikan bahawa mustahil untuk menghasilkan angin ionik yang cukup untuk menggerakkan pesawat yang lebih besar ke atas penerbangan yang berkelanjutan.

"Ia adalah malam yang tidak pernah terlelap di sebuah hotel ketika saya jet-lagged, dan saya memikirkannya dan mula mencari cara yang dapat dilakukan," katanya. "Saya melakukan beberapa pengiraan sampul surat dan mendapati bahawa, ya, ia mungkin menjadi sistem pendorong yang baik," kata Barrett. "Dan ternyata ia memerlukan bertahun-tahun kerja untuk mendapatkan dari itu untuk penerbangan ujian pertama."

Reka bentuk akhir pasukan menyerupai glider yang besar dan ringan. Pesawat yang beratnya kira-kira lima kilogram dan mempunyai sayap lima meter, membawa pelbagai wayar nipis, yang terikat seperti pagar mendatar di sepanjang dan di bahagian depan sayap pesawat. Wayar bertindak sebagai elektrod yang bercas positif, sementara kabel-kabel yang dipasang dengan kabel yang lebih tebal, berjalan di sepanjang hujung belakang sayap pesawat, berfungsi sebagai elektroda negatif.

Fi pesawat memegang timbunan bateri litium-polimer.Pasukan pesawat ion Barrett termasuk ahli-ahli Kumpulan Penyelidikan Elektrik Power Professor David Perreault di Laboratorium Elektronik Penyelidikan, yang merancang bekalan kuasa yang akan menukar output bateri ke voltan yang cukup tinggi untuk menggerakkan pesawat. Dengan cara ini, bateri membekalkan tenaga elektrik pada 40,000 volt untuk mengecas wayar secara positif melalui penukar kuasa yang ringan.

Setelah wayar bertenaga, mereka bertindak untuk menarik dan melepaskan elektron bercas negatif dari molekul udara sekitarnya, seperti magnet raksasa yang menarik pemfailan besi. Molekul udara yang tertinggal dihidupkan semula, dan kemudiannya tertarik kepada elektrod yang dikenakan negatif di belakang pesawat.

Oleh kerana awan ion yang baru terbentuk mengalir ke arah wayar yang bermuatan negatif, setiap ion bertaburan berjuta-juta kali dengan molekul udara yang lain, mewujudkan teras yang mendorong pesawat ke hadapan.

Pasukan itu, yang juga termasuk kakitangan Laboratorium Lincoln, Thomas Sebastian dan Mark Woolston, terbang dalam pesawat dalam pelbagai ujian penerbangan di gimnasium di Pusat Athletic duPont MIT - ruang dalaman yang terbesar yang mereka dapat untuk melakukan eksperimen mereka. Pasukan terbang pesawat itu jarak 60 meter (jarak maksimum dalam gim) dan mendapati pesawat itu menghasilkan teras ionik yang cukup untuk mengekalkan penerbangan sepanjang masa. Mereka mengulang penerbangan 10 kali, dengan prestasi yang serupa.

"Ini adalah pesawat paling mudah yang boleh kami rekabentuk yang boleh membuktikan konsep bahawa pesawat ion boleh terbang," kata Barrett. "Ia masih jauh dari pesawat yang boleh melakukan misi yang berguna. Ia perlu lebih cekap, terbang lebih lama, dan terbang ke luar."

Pasukan Barrett sedang berusaha meningkatkan kecekapan reka bentuk mereka, untuk menghasilkan lebih banyak angin ionik dengan voltan kurang. Para penyelidik juga berharap untuk meningkatkan ketumpatan teras reka bentuk - jumlah tujahan yang dijana bagi setiap unit kawasan. Pada masa ini, terbang pesawat ringan memerlukan kawasan elektrod yang besar, yang pada dasarnya membentuk sistem pendorongan pesawat. Sebaik-baiknya, Barrett ingin merancang pesawat tanpa sistem pendorongan yang kelihatan atau permukaan kawalan berasingan seperti kemudi dan lif.

"Ia mengambil masa yang lama untuk sampai ke sini," kata Barrett. "Melangkah dari prinsip asas kepada sesuatu yang sebenarnya lalat adalah perjalanan panjang yang mencirikan fizik, kemudian datang dengan reka bentuk dan menjadikannya berfungsi. Kini, kemungkinan sistem pendorong ini dapat dilaksanakan."