비행기는 움직이는 부분이 없기 때문에 화석 연료나 배터리에 의존하지 않도록 설계되었습니다.
의 발견 이후로 비행기 100여 년 전, 매 나는 하늘을 나는 기계나 항공기는 프로펠러, 제트 엔진, 터빈 블레이드, 팬 등과 같은 움직이는 부품을 사용하여 화석 연료 연소 또는 유사한 효과를 생성할 수 있는 배터리를 사용하여 동력을 얻습니다.
거의 10년에 걸친 연구 끝에 MIT의 항공 과학자들은 처음으로 움직이는 부품이 없는 비행기를 제작하고 비행했습니다. 이 비행기에 사용되는 추진 방식은 전기공기역학적 추력의 원리를 기반으로 하며 '이온 바람' 또는 이온 추진이라고 합니다. 따라서 기존 비행기에 사용되는 프로펠러나 터빈, 제트 엔진 대신 이 독특하고 가벼운 기계는 '이온풍'으로 구동됩니다. '바람'은 얇은 전극과 두꺼운 전극(리튬 이온 배터리로 구동) 사이에 강한 전류를 통과시켜 생성될 수 있으며, 이로 인해 가스가 이온화되어 이온이라고 불리는 빠르게 움직이는 하전 입자가 생성됩니다. 이온풍이나 이온의 흐름은 공기 분자에 충돌하여 뒤로 밀어내며, 비행기가 앞으로 나아갈 수 있는 추력을 제공합니다. 바람의 방향은 전극의 배열에 따라 달라집니다.
이온 추진 기술은 이미 NASA 위성과 우주선을 위한 우주 공간. 이 시나리오에서는 우주가 진공이기 때문에 마찰이 없기 때문에 우주선을 구동하여 전진하는 것이 매우 간단하며 속도도 점차 높아집니다. 그러나 지구상의 항공기의 경우에는 행성의 대기는 지상에서 항공기를 움직일 수 있는 이온을 얻기에 매우 밀도가 높습니다. 이온 기술이 우리 비행기를 조종하기 위해 시도된 것은 이번이 처음입니다. 행성. 그것은 도전적이었습니다. 첫째, 기계가 계속 비행하는 데 충분한 추력이 필요하고, 둘째, 비행기가 공기 저항으로 인한 항력을 극복해야 하기 때문입니다. 공기가 뒤로 보내지면 비행기가 앞으로 밀려납니다. 우주에서 동일한 이온 기술을 사용하는 것의 결정적인 차이점은 우주는 진공이기 때문에 이온화될 가스를 우주선에 운반해야 하지만 지구 대기에 있는 항공기는 대기에서 질소를 이온화한다는 것입니다.
팀은 여러 번의 시뮬레이션을 수행한 후 날개 길이가 2.45m이고 무게가 XNUMXkg인 항공기를 성공적으로 설계했습니다. 전기장을 생성하기 위해 비행기 날개 아래에 전극 세트를 부착했습니다. 이들은 알루미늄으로 덮인 음전하를 띤 폼 조각 앞에 양전하를 띤 스테인리스 스틸 와이어로 구성되어 있습니다. 이 고충전 전극은 안전을 위해 원격 제어로 끌 수 있습니다.
비행기는 번지를 사용하여 발사하여 체육관 내부에서 테스트되었습니다. 여러 번 실패한 시도 끝에 이 비행기는 계속해서 공중에 떠 있을 수 있었습니다. 10번의 시험 비행 동안 비행기는 60미터에서 인간 조종사의 무게를 뺀 높이까지 비행할 수 있었습니다. 저자들은 디자인의 효율성을 높이고 더 적은 전압을 사용하면서 더 많은 이온 바람을 생성하려고 합니다. 그러한 설계의 성공은 기술을 확장하여 테스트해야 하며 이는 힘든 작업일 수 있습니다. 가장 큰 문제는 비행기의 크기와 무게가 증가하고 날개보다 더 넓은 면적을 덮는 경우 비행기가 부유하기 위해 더 높고 더 강한 추진력이 필요하다는 것입니다. 배터리를 더 효율적으로 만들거나 태양 전지판을 사용하여 이온을 생성하는 새로운 방법을 찾는 등 다양한 기술을 탐색할 수 있습니다. 이 비행기는 항공기에 대한 기존 설계를 사용하지만 전극이 이온화 방향을 형성하거나 다른 새로운 설계를 개념화할 수 있는 다른 설계를 시도하는 것이 가능할 수 있습니다.
현재 사용되는 드론은 소음 공해의 큰 원인이기 때문에 현재 연구에서 설명하는 기술은 조용한 드론이나 단순한 비행기에 적합할 수 있습니다. 이 새로운 기술에서 조용한 흐름은 추진 시스템에서 충분한 추진력을 생성하여 잘 지속되는 비행을 통해 비행기를 추진할 수 있습니다. 이것은 독특합니다! 이러한 비행기는 비행에 화석 연료가 필요하지 않으므로 직접적인 오염 배출이 없습니다. 또한 프로펠러 등을 사용하는 비행 기계와 비교할 때 조용합니다. 새로운 발견은 자연.
***
{아래 인용 출처 목록에서 DOI 링크를 클릭하면 원본 연구 논문을 읽을 수 있습니다.}
출처
Xu H et al. 2018. 고체 추진력이 있는 비행기의 비행. 자연. 563(7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9
***
