«Ionic Wind» շարժիչով ինքնաթիռ. ինքնաթիռ, որը շարժական մաս չունի

Ինքնաթիռը նախագծվել է, որը կախված չի լինի հանածո վառելիքից կամ մարտկոցից, քանի որ այն չի ունենա շարժվող մասեր

-ի հայտնաբերումից ի վեր սավառնակ ավելի քան 100 տարի առաջ, ամեն թռչող մեքենան կամ օդանավը երկնքում թռչում է շարժական մասեր, ինչպիսիք են պտուտակները, ռեակտիվ շարժիչը, տուրբինի շեղբերները, օդափոխիչները և այլն, որոնք էներգիա են ստանում կամ հանածո վառելիքի այրումից կամ մարտկոցի օգտագործմամբ, որը կարող է նման ազդեցություն ունենալ:

Մոտ տասնամյակ տեւած հետազոտություններից հետո MIT-ի ավիացիոն գիտնականներն առաջին անգամ կառուցել և թռիչք են իրականացրել շարժական մասեր չունեցող ինքնաթիռ: Այս ինքնաթիռում օգտագործվող շարժիչ մեթոդը հիմնված է էլեկտրաաերոդինամիկական մղման սկզբունքի վրա և կոչվում է «իոնային քամի» կամ իոնային շարժիչ: Այսպիսով, սովորական ինքնաթիռներում օգտագործվող պտուտակների կամ տուրբինների կամ ռեակտիվ շարժիչների փոխարեն այս եզակի և թեթև մեքենան սնվում է «իոնային քամուց»: «Քամին» կարող է առաջանալ ուժեղ էլեկտրական հոսանք անցնելով բարակ և հաստ էլեկտրոդի միջև (սնուցվում է լիթիումի իոնային մարտկոցներով), ինչը հանգեցնում է գազի իոնացմանը՝ դրանով իսկ առաջացնելով արագ շարժվող լիցքավորված մասնիկներ՝ իոններ: Իոնային քամին կամ իոնների հոսքը հարվածում է օդի մոլեկուլներին և նրանց հետ մղում, օդանավին առաջ շարժվելու մղում տալով: Քամու ուղղությունը կախված է էլեկտրոդների դասավորությունից:

Իոնային շարժիչ տեխնոլոգիան արդեն օգտագործվում է NASA տիեզերքում արբանյակների և տիեզերանավերի համար: Այս սցենարում, քանի որ տիեզերքը վակուում է, շփում չկա, և, հետևաբար, տիեզերանավը առաջ շարժելու համար շատ պարզ է, և դրա արագությունը նույնպես աստիճանաբար աճում է: Բայց Երկրի վրա ինքնաթիռների դեպքում հասկացվում է, որ մեր մոլորակի մթնոլորտը շատ խիտ է, որպեսզի իոններ ստանան օդանավը գետնից վեր վարելու համար: Սա առաջին դեպքն է, երբ իոնային տեխնոլոգիան փորձարկվել է ինքնաթիռներ թռչել մեր վրայով մոլորակ. Մարտահրավեր էր: նախ, որովհետև միայն բավականաչափ մղում է անհրաժեշտ մեքենայի թռիչքը պահելու համար, և երկրորդ՝ ինքնաթիռը պետք է հաղթահարի դիմադրությունից օդի ձգումը: Օդը հետ է ուղարկվում, որն այնուհետև օդանավն առաջ է մղում: Տիեզերքում նույն իոնային տեխնոլոգիայի օգտագործման կարևոր տարբերությունն այն է, որ գազը պետք է տեղափոխի տիեզերանավը, որը իոնացված կլինի, քանի որ տիեզերքը վակուում է, մինչդեռ Երկրի մթնոլորտում գտնվող ինքնաթիռը իոնացնում է մթնոլորտային օդի ազոտը:

Թիմը կատարել է բազմաթիվ սիմուլյացիաներ, այնուհետև հաջողությամբ նախագծել է հինգ մետր թևերի բացվածքով և 2.45 կիլոգրամ քաշով ինքնաթիռ: Էլեկտրական դաշտ ստեղծելու համար ինքնաթիռի թեւերի տակ էլեկտրոդների մի շարք են ամրացվել: Դրանք բաղկացած էին դրական լիցքավորված չժանգոտվող պողպատից մետաղալարերից՝ ալյումինով պատված փրփուրի բացասական լիցքավորված շերտի դիմաց: Անվտանգության համար այս բարձր լիցքավորված էլեկտրոդները կարող են անջատվել հեռակառավարման միջոցով:

Ինքնաթիռը փորձարկվել է գիմնազիայի ներսում՝ այն արձակելով բանջիի միջոցով: Բազմաթիվ անհաջող փորձերից հետո այս ինքնաթիռը կարող էր շարժվել օդում: 10 փորձնական թռիչքների ընթացքում ինքնաթիռը կարողացել է թռչել մինչև 60 մետր բարձրություն՝ հանած մարդկային օդաչուի ցանկացած քաշը: Հեղինակները ձգտում են բարձրացնել իրենց դիզայնի արդյունավետությունը և արտադրել ավելի շատ իոնային քամի՝ միաժամանակ օգտագործելով ավելի քիչ լարում: Նման դիզայնի հաջողությունը պետք է փորձարկվի տեխնոլոգիայի ընդլայնմամբ, և դա կարող է դժվարին խնդիր լինել: Ամենամեծ մարտահրավերը կլինի այն, եթե ինքնաթիռի չափսերն ու քաշը մեծանան և ընդգրկեն ավելի մեծ տարածք, քան նրա թեւերը, օդանավը ջրի վրա մնալու համար կպահանջի ավելի բարձր և ուժեղ մղում: Տարբեր տեխնոլոգիաներ կարելի է ուսումնասիրել, օրինակ՝ մարտկոցներն ավելի արդյունավետ դարձնելով կամ գուցե օգտագործելով արևային մարտկոցներ, այսինքն՝ գտնել իոնների գեներացման նոր ուղիներ: Այս ինքնաթիռը իսկապես օգտագործում է ինքնաթիռների սովորական դիզայնը, սակայն հնարավոր է փորձել մեկ այլ դիզայն, որտեղ էլեկտրոդները կարող են ձևավորել իոնացնող ուղղությունը կամ ցանկացած այլ նոր դիզայն կարող է հայեցակարգվել:

Ընթացիկ ուսումնասիրության մեջ նկարագրված տեխնոլոգիան կարող է կատարյալ լինել անաղմուկ դրոնների կամ պարզ ինքնաթիռների համար, քանի որ ներկայումս օգտագործվող դրոնները աղմուկի աղտոտման մեծ աղբյուր են: Այս նոր տեխնոլոգիայի մեջ անաղմուկ հոսքը առաջ է բերում մեծ մղում շարժիչ համակարգում, որը կարող է ինքնաթիռը շարժել լավ կայուն թռիչքի վրայով: Սա եզակի է! Նման ինքնաթիռը թռչելու համար հանածո վառելիքի կարիք չի ունենա և, հետևաբար, չի ունենա ուղղակի աղտոտող արտանետումներ: Բացի այդ, երբ համեմատվում են թռչող մեքենաների հետ, որոնք օգտագործում են պտուտակներ և այլն, սա լուռ է: Վեպի հայտնագործությունը հրապարակված է բնություն.

***

{Դուք կարող եք կարդալ հետազոտական ​​հոդվածի բնօրինակը` սեղմելով ներքևում նշված DOI հղումը` մեջբերված աղբյուրների ցանկում:}

Աղբյուրը (ներ)

Xu H et al. 2018. Պինդ վիճակում գտնվող շարժիչով ինքնաթիռի թռիչք. Բնություն. 563(7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9

***