近日,据国外有关媒体报道,国外一名航空航天工程师史蒂文·巴雷特带领他的团队,成功测试飞行了第一架由离子风推进器驱动的飞机。
离子风推进器是什么东西,它是如何产生让飞机飞行的驱动力?在麻省理工学院室内实验室里,史蒂文·巴雷特对“离子风推进器飞机”做出了介绍。巴雷特称,该飞机的飞行原理是:用两个不对称电极向空气施加恒定的高电势,高电势会引起大气自持放电产生离子。大气中“释放”的离子通过库仑力加速向下游(低电势处)运动,在这个运动过程中大气释放的离子会与空气中的中性分子碰撞,这就会加速离子自身的动量与大量流体的动量耦合(是指能量从一个介质传播到另一种介质的过程),形成离子风,并产生与离子流方向相反的推力。
简言之,该飞行器就是通过多个分布跑道上的慢跑粒子产生和发射电荷为发动机提供动力,其原理其实就是作用与反作用力——航空动力引擎的基本原理。据介绍,这款离子推进飞行器重2.45kg,翼展5m,设计输出电压40kV,可产生3N的持续推力,使用高压电源转换器架构进行三个阶段的升压,实现1.2kW/kg的比功率和23倍的总电压增益。从飞行测试结果看,该飞行器在室内无风环境下能用离子推进动力自主飞行55m,平均飞行高度上升0.47m,持续时间12s。
那么,这位航空航天工程师史蒂文·巴雷特是如何想到用该原理设计、研制一款飞机的呢?
据巴雷特描述,用该原理驱动飞机一直以来都存在于科幻小说或一些人的幻想当中,他希望自己能够进行尝试,将这种科幻的飞机变成现实。他说到:“在茫茫宇宙中,驾驶着一辆静音滑翔机,悄无声息的滑过该是一件多么令人惬意的事情啊!那么,我们为什么不试着去研制这么一架静音飞机呢?”
经过与团队的深度研究,他意识到离子风推进技术可能符合这一要求。于是,他与他的团队共耗费八年时间,潜心研究这项技术,努力尝试着去制造一架仿真微型飞机;后来他们成功了,即便这架飞机的外形看起来并不怎么美观。他曾说过:“这是一种难看肮脏的黄色,黑色涂料里通常含有碳粉子,它是一种导电体,还潜存着一种迭代危险,可能会炸机!“
巴雷特表示,该飞机能以每小时11英里,也就是每小时17公里的速度,在空中航行大约200英尺。由于该飞机没有可见的排气装置,也没有噪声较大的喷射器和旋转的螺旋桨,而且初看外观,根本就找不到它活动的部件。然而,这架飞机盘旋在空中飞翔,就好像是空灵来源的一样。当看到测试成果时,巴雷特激动的说:“这个结果非常令人兴奋,不过遗憾的是它最终撞到了墙上,这是我们预计之外的。”
俗话说:"人只有敢于做梦,才能让世界变得越来越美好。" 巴雷特研制的这款离子推进飞行器,不仅不需要运动部件,其还具有噪音低、无燃烧排放等优点。正是由于他敢于做梦,才为飞行器动力设计提供了新的思路,未来的飞行器领域将会由他的做梦、逐梦而变得更为精彩!