灵感来自《星际迷航》的固态飞机无需移动部件就能飞上天空

邮寄人丽莎·哈维，2018年12月10日

18个视图（过去30天）| 0喜欢| 4评论

维基百科可能不得不改变它对飞机的定义。根据该网站，飞机或飞机（非正式称为飞机）是由喷气发动机、螺旋桨或火箭发动机的推力推动的动力固定翼飞机他们可能想重新考虑描述飞机动力的部分，这要感谢麻省理工学院最近推出的受《星际迷航》启发的飞机，该飞机不使用任何这些形式的推进。没有螺旋桨、火箭或喷气式涡轮机。这只是该飞机“不”列表的开始：

没有化石燃料。
没有排放。
没有噪音污染。

麻省理工学院的这架新飞机翼展5米(16.4英尺)，没有任何不理想的特征，因为它没有任何活动部件。是的，这是世界上第一架固态飞机。上个月，麻省理工学院的研究人员成功地展示了它的飞行能力。

麻省理工学院一架由离子风驱动的飞机的总体蓝图。该系统可用于推进小型无人机，甚至轻型飞机，作为化石燃料推进的替代方案。图片来源：麻省理工学院电动飞机计划

“这是一架推进系统中没有移动部件的飞机首次持续飞行，”史蒂芬•巴雷特说，麻省理工学院航空航天副教授。“这可能为更安静、机械更简单、不排放燃烧排放物的飞机开辟了新的和未经探索的可能性。”

根据有线电视新闻网巴雷特在电视连续剧《星际迷航》中找到了灵感，这部电视连续剧讲述了宇宙飞船在太空中无声地滑行。

飞行的延时图像，带有白色参考标记，水平间隔5米。图片来源：Barret等人，《自然》。

离子风推进

这架飞机由一个电池组提供动力，电池组将2万伏特的电荷加到一组长达5米的电线上，每根电线的正后是机翼，每根电线的电压为-2万伏特。这个电压类似于用来在火花塞中产生火花的电压，但由于飞机的气隙是火花塞气隙的10倍以上，电流不会跳跃，或“火花”。相反，电压从空气中的氮分子中剥离电子，氮分子从电线和机翼上流动。离子流动产生“离子驱动”，或离子风，因为离子撞击空气分子。离子风推动飞机前进。

这是第一架使用固态推进系统飞行的飞机。这项研究最近发表在杂志上自然．

Section a)显示了计算机生成的飞机效果图。b)是实际平面的照片。c)部分给出了高压电源转换器的结构。图片来源:Barret et al。大自然。

跟踪飞行轨迹

来自麻省理工学院的团队使用蹦极动力发射系统，在健身房进行了10次飞行。为了证明离子风推进系统的工作，研究人员需要证明飞机的飞行不仅仅是由于弹弓启动，所以他们测试了飞机的飞行，电线和翼型都有电压，也没有供电。10次动力飞行的结果在下面的图b部分以蓝色显示。在每次飞行中，飞机在最初的8秒内获得高度，并飞行了50米或更多。没有动力的飞行从未达到10米的距离。无动力飞行用红色表示。多亏了离子风系统，飞机确实飞了起来!

a）部分跟踪单个航班。b）部分显示了有动力和无动力故障的计算机视觉跟踪结果。图片来源：Barret等人，《自然》。

为了测量飞行，研究小组使用三个垂直于体育馆飞行路径的GoPro摄像机创建了一个运动跟踪系统。飞机上有一个红色和一个绿色的LED灯，分别固定在塔架和机尾上。他们利用LED灯的图像在飞行中跟踪飞机。

利用MATLAB对每一帧图像进行灯光识别计算机视觉的工具箱。来自摄像机的原始输出图像会受到镜头畸变的影响，使用图像处理工具箱. 在上图的a）部分中，红色和绿色LED灯的最终位置。

概念证明

这项研究表明，离子推进是可行的。像任何第一次一样，还有更多的工作要做。但在我们在机场看到离子风飞机之前，我们可能会看到传统的喷气式飞机使用这种技术来改善其运行，同时降低喷气噪音。根据《福布斯》他说，“要想让更大的飞机载人，需要克服许多技术障碍，这可能需要几十年的时间，但离子驱动在短期内可以与传统的喷气发动机结合使用，以提高效率。”

提高了喷气发动机的效率和噪音。我认为这是双赢的。

查看此视频的视频，该视频显示了“比空气重”固态飞机的首次飞行：