Недавно был сделан важный шаг на пути к созданию самолёта будущего — создан самолёт с ионным двигателем, без движущихся частей или топлива. В статье, опубликованной 21 ноября в Nature, команда учёных во главе со Стивеном Барреттом (Steven Barrett) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) рассказала о том, как создавался самолёт на «электродинамической» энергии. В самолёте используется твердотельный двигатель, у него нет пропеллеров или турбореактивных двигателей.
«В будущем у летательных аппаратов не должно быть пропеллеров и турбин. Они должны быть больше похожи на космические корабли из Звёздного пути (Star Trek), с их синим свечением и тихим скольжением по воздуху», — говорит Барретт.
Раньше уровень развития технологий был недостаточен для сооружения такого самолёта, хотя ещё в 1921 году звучали идеи, что можно сделать летательное устройство на электрических полях.
Испытания устройства, которое представляет собой модель самолёта с пятиметровым размахом крыльев и весом в 2,45 килограмма, проводились с 2016 по 2018 год. На крыльях устройства есть несколько тонких электродов. На фронтальной части крыльев расположены тонкие провода, а сзади аэродинамическая поверхность крыла — изогнута для подъёма, как крыло обычного самолёта.
Напряжение проводов спереди — +20 000 вольт, а на поверхности сзади — −20 000 вольт. Это создаёт сильное электрическое поле. Спереди из молекул азота в воздухе удаляются электроны, и мы получаем ионы. Последние, в движении назад, создают ионный ветер, создающий тягу для самолёта.
«Основная идея заключается в том, что если вы ионизируете воздух, то есть, удаляете электроны из него, то можно его ускорить с помощью электрического поля. Это работает по такому же принципу, как и намагниченный шарик, который потёрли о волосы», — рассказывает Барретт.
В течение 10 тестовых полётов самолёт успешно пролетал около 60 метров примерно за 12 секунд. Тесты проходили в спортзале, который команда специально сняла для этого. Эффективность тяги достигала 2,6%. Но по мере увеличения скорости эффективность системы увеличивается. Теоретически, на скорости 1080 километров в час эффективность тяги должна достигать 50%.
Эта техника похожа на ту, которая используется в ионных двигателях некоторых космических аппаратов. Однако они для создания тяги полагаются на ионизацию топлива, например, ксенонового газа. Самолёт, разработанный командой MIT, не требует топлива, вместо этого полагаясь только на тонкие провода и на литий-полимерный аккумулятор.
Пока создан только прототип, но открывающиеся возможности — захватывающи. В ближайшей перспективе эта система тяги может быть использована для управления малыми дронами, это сделает дроны почти бесшумными, так как у них не будет винтов.
Испытания и доработки экспериментального самолёта продолжаются, и теперь команда умеет поворачивать самолёт в воздухе с помощью пульта.
