Prvé iónové lietadlo Science Online
Prvé lietadlo poháňané iónovým motorom
Predstavte si letecký motor bez pohyblivých komponentov, ktoré neprodukujú škodlivé plyny a nevydávajú hluk.
Takýto motor vytvorili vedci z amerického Massachusettského technologického inštitútu (MIT) na pohon lietadla budúcnosti. To bolo možné prispôsobením predtým používanej technológie iba kozmickým lodiam alebo kozmickým lodiam.
Iónový motor sa používa pri konštrukcii vesmírnych sond od 60. rokov, má však nevýhodu v tom, že generuje malú reakčnú silu.
Iónové motory nemožno použiť na vypustenie kozmických lodí do vesmíru za podmienok vysokej gravitácie, ale výhodou týchto motorov je, že dokážu generovať trakciu po dlhú dobu, a preto iónové propulzné systémy môžu poskytovať najvyššiu rýchlosť. veľmi veľký.
Okrem vypúšťania škodlivých plynov sú tieto motory lacnejšie a bezpečnejšie na prevádzku ako prúdové motory, ktoré sa bežne používajú v konštrukcii lietadiel, pretože neobsahujú kompresory, plynové turbíny ani palivové čerpadlá.
Jediným problémom je, že v gravitačnom poli Zeme reaktívna sila produkovaná iónovými motormi nebola dostatočne veľká na to, aby prekročila hmotnosť elektrických batérií potrebných na prevádzku týchto motorov. Aspoň zatiaľ.
Nový výskum publikovaný v časopise Nature pripravuje cestu pre tiché drony vo veľmi blízkej budúcnosti a ďalší pokrok v oblasti použitých materiálov a účinnosti premeny energie by mohol viesť k výstavbe tichých komerčných lietadiel poháňaných iónovými motormi.
Pokrok, ktorý doteraz dosiahli vedci, by mohol byť iba prvým krokom k použitiu iónových motorov na pohon lietadiel, čo by v budúcnosti radikálne zmenilo komerčné letectvo.
Prúdové motory používané v dnešných lietadlách fungujú na základe princípu akcie a reakcie alebo podľa Newtonovho tretieho zákona v tom zmysle, že hnacia sila generovaná týmito motormi vyplýva z výroby a evakuácie vysokorýchlostného plynového lúča.
Namiesto toho iónové motory používajú elektricky nabité častice, ióny, ktoré sú priťahované dvojicou elektrostatických mriežok s vysokým elektrickým napätím medzi nimi a sú odstraňované mimo motorovú komoru vo forme iónového lúča. Takto zrýchlené ióny interagujú so vzduchom, ktorý generuje reakčnú silu poháňajúcu lietadlo.
Rovnako ako v prípade elektrických solárnych lietadiel, aj v prípade iónových lietadiel sa využíva elektrina, čo znamená, že nesmú mať pri sebe žiadne iné palivo ako elektrické batérie.
Nový výskum ukazuje, že inteligentnou zmenou konfigurácie batérie a spôsobu premeny elektriny je možné znížiť hmotnosť batérie natoľko, aby bolo možné túto technológiu uplatniť v lietadlách.
Lietadlo s iónovým pohonom vyžaduje čelný profil dostatočne veľký na to, aby generoval „iónový vietor“ čo najpresnejším spôsobom. To bohužiaľ zvyšuje váhu lietadla, takže vedci museli nájsť kompromisné riešenie.
Prvé lietadlo poháňané iónovým motorom. Poďakovanie: Steven Barrett/MIT
Navrhli lietadlo s dostatočne malým rozpätím krídiel, aby sa znížila jeho hmotnosť a náklady na testovanie, ale stále dostatočne veľké na to, aby umožňoval použitie štandardných komponentov diaľkového ovládania.
Vedci použili lietadlo s rozpätím krídiel 5 metrov, ktoré vážilo necelých 2,5 kilogramu. Vykonalo 10 letov, pričom dokázalo letieť maximálne 9 sekúnd na vzdialenosť 45 metrov rýchlosťou 5 metrov za sekundu.
Lietadlo potrebuje na vytvorenie potrebnej pohonnej sily asi 20 sekúnd a bolo spustené pomocou mechanického systému typu „bungee“, teda pomocou pružných šnúrok.
Testovanie prvého iónového lietadla. Poďakovanie: Steven Barrett/MIT
Aj keď letový čas a prejdená vzdialenosť nemusia byť príliš pôsobivé, vedci poukazujú na to, že sú zhruba podobné tým pri prvom lete lietadlom bratov Wrightovcov v roku 1903.
Budúci pokrok v oblasti materiálov a výkonovej elektroniky, ako aj optimalizácia štruktúry lietadla by mohli zabezpečiť vyššiu rýchlosť a dlhší čas letu. Je tiež možné použiť solárne panely na výrobu elektriny potrebnej na pohon iónového motora.
Jednou z veľkých výhod lietadla s iónovým pohonom je veľmi nízka hladina hluku, takže sa očakáva, že táto technológia bude pre začiatočníkov použitá na dosiahnutie tichých dronov.
Nedostatok pohyblivých komponentov by mal umožniť relatívne ľahké prispôsobenie tejto technológie na väčšie lietadlá, čo si však bude vyžadovať zvýšený výkon iónových motorov.
Vzhľadom na to, ako veľmi pokročila letecká doprava od prvého letu bratov Wrightovcov, môžeme byť ohľadom budúcnosti tejto technológie iba optimistickí.
Facebookový komentár
Pozri komentáre
Odstredivý zotrvačný antigravitačný motor