Авиацию ставят на ток
В США создают самолет с ионным двигателем
Американские ученые работают над проектом воздушного судна, у которого нет движущихся частей и ему не нужно углеродное топливо. При этом использована технология, которая существует уже полвека, но до сих пор считалась непригодной для авиации.
Фото: Christine Y. He / MIT
Пока производители из авиакосмической отрасли соревнуются между собой в попытках создать первый коммерческий проект летающих такси и автомобилей, ученые думают о том, что может стать действительно новой эрой в авиации. Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) считает, что будущее полетов скрывается в научном открытии, совершенном почти сто лет назад американским физиком Томасом Таунсендом Брауном.
Ученые из MIT рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature, что создали первый в мире самолет, который способен летать без использования турбин или винтов.
Аппарат летает с помощью электроаэродинамического двигателя, который работает не на топливе или солнечных батареях, а на ионном ветре.
Это явление возникает, когда на два электрода противоположного заряда, расположенных на расстоянии друг от друга, подается высокое напряжение. В результате между ними возникает активное движение ионов, которые создают тот самый ионный ветер, влияющий на гравитацию объекта. Именно этот эффект и был обнаружен Тамосом Брауном в 1928 году.
Значительно позднее, уже в 1960-е годы конструкторы пытались применить это открытие в промышленных целях — так появились ионные двигатели, которые используют силу ионного ветра. Однако у всех существующих ионных двигателей есть один большой недостаток — они не в состоянии обеспечить достаточную силу тяги, чтобы оторвать самолет от Земли.
Разгон и торможение у аппаратов с подобными двигателями очень медленные, а потому они устанавливались только на космические летательные аппараты.
Среди них, например, зонды NASA Deep Space 1 и Dawn, советские зонды серии «Метеор» и «Космос» и японская межпланетная станция «Хаябуса».
А в 2012 году Apple получила патент на генератор ионного ветра — устройство охлаждения, которое распределяет ионизированный воздух по электронному девайсу. Подобные системы, по замыслу разработчиков Apple, должны в будущем заменить нынешние компьютерные вентиляторы. Однако с тех пор компания ничего о подобных разработках не сообщала.
Что касается авиационной промышленности, то до сих пор научным сообществом считалось, что ионный двигатель в принципе не способен быть более эффективным и создавать необходимую для полета в воздухе тягу.
Профессор MIT Стивен Баррет решил доказать обратное. «Меня вдохновляли идеи из научной фантастики о самолетах и космических кораблях. Я подумал, что физика могла бы позволить это»,— цитирует ученого MIT Technology review. После девяти лет проб и ошибок у профессора Баррета и его команды появился летающий самолет на ионном двигателе.
Аппарат без турбин и лопастей, с размахом крыльев 5 м и весом 2,45 кг, преодолел 60 м за 12 с.
И все, что для этого понадобилось,— электричество.
После презентации проекта многие заговорили о том, что исследователям из MIT действительно удалось совершить прорыв. Даже несмотря на то, что эксперимент проводился на небольшой модели самолета с фиксированными крыльями и без дополнительного груза. Кроме того, испытания проходили в закрытом ангаре, что исключало порывы ветра, а за дюжину секунд полета были израсходованы 900 Вт электроэнергии.
Но ученым уже удалось в два с половиной раза повысить эффективность ионного двигателя по сравнению со всеми прошлыми разработками. Они заверяют, что это только начало. Есть планы сделать подобный двигатель в несколько раз более эффективным.
«Мы показали, что общепринятые представления о лимите коэффициента мощности к тяге и плотности тяги, из-за которых электроаэродинамика до сих пор считалась непригодным методом для самолетных двигателей, преодолимы,— говорится в статье.— Мы представили доказательство концепта электроаэродинамического авиационного двигателя, открывая возможности для создания авиационных и аэродинамических аппаратов, которые тише, проще с точки зрения конструкции и не производят вредных выбросов».