ระบบขับเคลื่อนที่เงียบไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
โดย ROB VERGER | เผยแพร่เมื่อ 21 พฤศจิกายน 2018 23:30 น
เทคโนโลยี
แบ่งปัน
กระโดดไฮโลออนไลน์ขึ้นเครื่องบินวันนี้ และมันจะได้รับแรงผลักดันที่จำเป็นในการบินผ่านอากาศไม่ว่าจะด้วยใบพัดหรือเครื่องยนต์ไอพ่น ทั้งสองวิธีต้องใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว—ใบพัดหมุน และเครื่องยนต์ไอพ่นมีพัดลมอยู่ภายใน และด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงดัง นั่นเป็นสถานะที่เป็นอยู่ตั้งแต่คิตตี้ ฮอว์ก
แต่ตอนนี้ผู้เชี่ยวชาญด้านวิชาการบินของ MIT ได้บินเครื่องบินประเภทที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงซึ่งถูกผลักผ่านอากาศโดยใช้ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวและการเคลื่อนที่ของไอออน ซึ่งเป็นประเภทของไดรฟ์ที่เงียบโดยไม่ขยับชิ้นส่วนจากนิยายวิทยาศาสตร์
นักวิจัยได้บินเครื่องบินทั้งหมดสิบครั้งบนลู่วิ่งในร่มที่ MIT มันหนักกว่า 5 ปอนด์เล็กน้อย มีปีกกว้างประมาณ 16 ฟุต และบินได้ประมาณ 230 ฟุตในเที่ยวบินที่ยาวที่สุด — ประมาณสองเท่าของปีกของโบอิ้ง 737 — ก่อนที่จะกระแทกผนังโรงยิม ความเร็วประมาณ 11 ไมล์ต่อชั่วโมง เทคโนโลยีที่ให้พลังงานแก่เครื่องบินเรียกว่าการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าแอโรไดนามิก
“สิ่งที่เราประสบความสำเร็จคือการบินครั้งแรก
ของเครื่องบินที่ขับเคลื่อนโดยระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า-แอโรไดนามิก และนั่นก็หมายถึงการบินโซลิดสเตตครั้งแรก ซึ่งหมายถึงไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว” สตีเวน บาร์เร็ตต์ ศาสตราจารย์แห่ง วิชาการบินและอวกาศที่ MIT กล่าวในวิดีโอเกี่ยวกับเครื่องบิน
นี่คือวิธีการทำงานของเทคโนโลยี ซึ่งสักวันหนึ่งอาจใช้เพื่อสร้างโดรน หรือแม้แต่ยานที่ใหญ่กว่า ด้วยระบบขับเคลื่อนแบบโซลิดสเตต
เครื่องบินไอออนิก
ภาพไทม์แลปส์ของยานบินในโรงยิม MIT MIT
ส่วนประกอบสำคัญคืออิเล็กโทรดใต้ปีกที่ทำงานในแนวนอน มีพวกมันมากมาย แต่เพื่อให้เข้าใจว่าเครื่องบินบินได้อย่างไร คุณเพียงแค่ต้องพิจารณาถึงความสัมพันธ์ระหว่างสองสิ่งนี้ อิเล็กโทรดหนึ่งเส้นจะบางเหมือนสายไฟ และด้วยแบตเตอรี่และเครื่องแปลงไฟบนเครื่องบิน อิเล็กโทรดนั้นจะถูกชาร์จด้วยไฟฟ้าปริมาณมหาศาลถึง 20,000 โวลต์ ด้านหลังอิเล็กโทรดบางๆ นั้น และอีกด้านไปทางด้านหลังของเครื่องบิน มีอีกอันหนึ่ง—ดูเหมือนปีกเล็กๆ อิเล็กโทรดที่สองนั้นมีประจุเป็นลบ 20,000 โวลต์ ทำให้เกิดความแตกต่าง 40,000 โวลต์
เช่นเดียวกับที่คุณไม่ต้องการสัมผัสใบพัด คุณไม่ควรเอื้อมถึงอิเล็กโทรดเหล่านี้เช่นกัน “มันอาจจะค่อนข้างอันตราย” Barrett ซึ่งเป็นผู้เขียนอาวุโสในการศึกษาใหม่ในวารสารNatureที่บรรยายถึงเครื่องบินกล่าว “เรากำลังพูดถึงพลังที่ค่อนข้างมาก”
อิเล็กโทรดทั้งสองนี้สามารถช่วยให้เครื่องบินบินได้เพราะอิเล็กโทรดแรกที่มีประจุถึง 20,000 โวลต์กระตุ้นโมเลกุลไนโตรเจนในบริเวณใกล้เคียงให้สูญเสียอิเล็กตรอนและมีประจุบวก จากนั้นไอออนไนโตรเจนที่เป็นบวกจะถูกดึงดูดไปยังอิเล็กโทรดที่สองซึ่งมีประจุเป็นลบ ความมหัศจรรย์เกิดขึ้นในขณะที่ไนโตรเจนไอออนเคลื่อนที่ระหว่างอิเล็กโทรด เพราะมันชนเข้ากับโมเลกุลของอากาศปกติ “และในการชนกันแต่ละครั้ง มันจะถ่ายเทพลังงานไปยังโมเลกุลเหล่านั้น และสร้างลมของอากาศที่เป็นกลาง” บาร์เร็ตต์กล่าว Presto: เครื่องบินที่ขับเคลื่อนโดยไอออน
หากคุณสงสัยว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับโมเลกุลไนโตรเจนที่น่าเศร้าที่สูญเสียอิเล็กตรอนเมื่อกระทบกับอิเล็กโทรดแรก ไม่ต้องกังวลไป พวกมันจะดึงกลับคืนมาเมื่อกระทบกับขั้วที่สอง และกลายเป็นกลางอีกครั้ง “แล้วมันก็ดำเนินต่อไปราวกับว่ามันไม่เคยเกี่ยวข้องกับกระบวนการตั้งแต่แรก” บาร์เร็ตต์กล่าว
ในอนาคต Barrett กล่าวว่าพวกเขาต้องการ
นำอิเล็กโทรดเหล่านั้นและอบเข้าไปในผิวหนังของเครื่องบินเจเนอเรชันถัดไป ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ภายนอกในต้นแบบนี้ ไม่เพียงแค่นั้น เขากล่าวว่าไดรฟ์ไอออนยังสามารถบังคับทิศทางเครื่องบินไปข้างหน้าได้ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้พื้นผิวการควบคุมแบบเดิม เช่น หางเสือหรือลิฟต์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของปีกที่เล็กกว่าที่ด้านหลังของเครื่องบิน เครื่องบินที่ควบคุมเป็นสนามของยาน ด้วยวิธีนี้เครื่องยนต์โซลิดสเตตไม่เพียงแต่ขับเคลื่อนเครื่องบิน แต่ยังควบคุมทิศทางของมันด้วย
แม้ว่าจะเป็นวันแรกสำหรับเทคโนโลยีนี้ กระดาษNatureชี้ให้เห็นว่าการออกแบบเช่นนี้ “ยังไม่สามารถแข่งขันกับเครื่องบินทั่วไปที่มีขนาดใกล้เคียงกันในด้านเมตริก เช่น ระยะ ความทนทาน และความสามารถในการบรรทุก”
อย่างไรก็ตาม Barrett กล่าวว่าไดรฟ์ไอออนสามารถขับเคลื่อนโดรนขนาดเล็กหรือยานอื่น ๆ ที่สร้างขึ้นในระดับทั่วไปเช่นเดียวกับต้นแบบที่พวกเขาบินไปแล้ว “ฉันหวังว่าเราจะสามารถพัฒนาสิ่งนี้ไปสู่เครื่องบินขนาดใหญ่กว่าที่อาจบรรทุกผู้โดยสารได้ในที่สุด” เขากล่าวไฮโลออนไลน์
