0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

MIT重新发明飞机 每秒万米喷射带你上天

mK5P_AItists 来源:未知 2018-11-28 15:33 次阅读

这不是科幻小说,离子引擎飞机真的被造出来了!“曲率引擎”、“离子引擎”等等激动人心的科幻名词,正在走进现实。

最近MIT又重新发明了飞机,实验成果登上了《自然》杂志封面。

这架飞机翼展5米,总重量仅2.5公斤,甚至连一个行李箱的重量都不到,飞行高度也只有1米左右。但它却是人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机。

麻省理工学院航空航天副教授Steven Barrett说:“这是有史以来第一个推进系统没有活动部件的飞机。”

“这种飞机更安静,机械构造更简单,并且不会排放燃烧物。”

这架飞机究竟有何过人之处?它是一台纯固态发动机飞机:没有旋转部件,全靠一个叫“离子引擎”的东西驱动。

没有风扇,全靠电池

离子引擎和涡轮风扇发动机有何不同?

普通飞机的发动机看起来就像是一个大号的吹风机,旋转的风扇不断把空气吹向后方,为机翼提供升力。

离子发动机也是靠吹风,不过它没有“风扇”,而是靠电场造出的“离子风”。

这种现象在生活中很常见,我们插电时冒出的电火花就是空气被电离造成的。

电压越高,离子被加速得越快。 Barrett教授的团队使用了54节3.7伏锂聚合物电池,大约能提供200伏特的电压。但这点电压对于离子引擎来说还是太低了。

为此,他们设计了一种能够将电池输出转换为高压电来推动飞机的电源。 通过这种方式,电池最终将输出4万伏的高压。

把200伏直流电变成4万伏高压电,需要几步?

逆变器:把直流电转换成500~700千赫兹的交流电;

变压器:把低压交流电转化为高压交流电,实验中使用的是1:15倍升压,将电压升至7千伏;

电压倍增器:把交流电转变成更高电压的直流电,从7千伏交流电变成4万伏直流电。

经过这三步产生的电压可以放出巨大的电火花,你甚至可以用它治疗网瘾(大误)。

也许你会问,为什么要把直流变成交流,然后再转换成直流呢?这是一个很有趣问题,100年前的特斯拉和爱迪生也为这件事争执过,后来特斯拉赢了。

有了4万伏高压,我们就可以用它来电离空气了。

一旦给导线通上电,强大的电场就会让正极吸引周围的氮气分子,把电子从氮气分子上剥离出来,就像巨大的磁铁吸引铁屑一样。本来中性的氮气分子在失去电子后,变成了带正电的离子。

△一个分子撞击多个分子,dai'odaida导致雪崩式电离

被电离的氮气气分子又被吸引到带负电的电极,在赶去负极的路上,氮离子又会撞上其他氮气分子,把它们变成正离子,就好像“雪崩”一样。

正离子在高电压作用下飞向飞机尾部,形成一种离子组成的“风”。

在这个过程中,每个离子与其他空气分子碰撞数百万次,产生推动飞机前进的推力。

现代版莱特兄弟

在MIT的一座室内体育馆,Barrett教授的团队开展了他的实验。

飞机以大约5米/秒速度平稳飞行了60米,直至撞上墙壁。研究者共进行了10次测试,飞机在每次测试中都有稳定的表现。期间没有动力耗尽的迹象,也没有噪音。

发动机提供了3.2牛顿的力,大约相当于提起6个鸡蛋的重量。

经过推算,离子引擎大约让飞机上升了0.47米。

感觉就像是莱特兄弟第一次成功试飞的实验。

但这项技术不该被嘲笑,就像当初莱特兄弟的实验一样。

高效无污染的离子引擎

“想象一下,10年或20年后,无人机将无处不在,这意味着我们耳边将全是无人机的噪音。而我们,能让它们变安静。”Barrett教授说。

在这样的飞机上,你不再需要降噪耳机。

现在每天在空中飞行的客机都会排放大量温室气体。一般的国内航班一次飞行需要添加数吨燃油,最终这些燃油将变成二氧二碳被排放到空气中。

而离子引擎不需要燃料,不会排放污染物,是一种清洁能源。简直可以说是“飞机中的特斯拉”。

此外,离子引擎的“比冲”极高。比冲就是发动机的效率,可以理解为单位重量“燃料”让飞船获得的速度。

燃料从发动机尾部喷出的速度越快,比冲越大,飞机消耗的燃料就越少。

离子虽然没有燃烧,但是在强大电场的作用下,“燃料”却会以每秒1万米的速度喷出。

在《火星救援》中,马特·达蒙一帮宇航员乘坐的飞船就使用了离子引擎,一开始引擎的力量很小,但是在无空气阻力的太空中,经过常年累月的加速,飞船将达到非常惊人的速度。而且它的效率是普通火箭发动机效率的10倍以上!

实用化问题

这项技术如此强大,甚至早在上世纪20年代前就被研究过,为何迟迟无法商用化?

主要有以下几点原因:

离子引擎的推力太低,之前提到过它只能带起2.5kg的飞机,甚至还不到一个乘客免费托运行李的重量。因此NASA只能首先把它用在微重力、无空气阻力的太空。

△用于宇宙飞船的离子推进器

“充电2小时,飞行1分钟”。这台飞机引擎的输入功率是600瓦,54节锂电池大约只能供电90秒。

效率太低。输入功率600瓦,输出功率只有15瓦。MIT这架飞机最终实测效率仅2.5%左右,如果不解决效率问题,将难以实用化。

Barrett教授并不幻想“离子引擎”飞机很快就能用上。

他预计,在短期内,这种离子风推进系统可用于飞行时间较短的无人机,避免恼人的螺旋桨噪声问题。

他还设想,离子引擎可以和燃油发动机配合,以创造更省油的混合动力客机和其他大型飞机。

或许正如115年前的莱特兄弟,这次飞行可能将颠覆未来的航空业。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 飞机
    +关注

    关注

    7

    文章

    1166

    浏览量

    39566
  • MIT
    MIT
    +关注

    关注

    3

    文章

    253

    浏览量

    23360

原文标题:MIT重新发明飞机:无需燃料,每秒万米喷射带你上天 | Nature封面

文章出处:【微信号:AItists,微信公众号:人工智能学家】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    电控燃油喷射系统的工作过程

    电控燃油喷射系统(Electronic Fuel Injection System,简称EFI)是一种现代汽车发动机的燃料供应系统,它通过电子控制单元(ECU)对燃油喷射进行精确控制,以实现高效
    的头像 发表于 08-06 15:11 1243次阅读

    简述电控共轨喷射系统的工作原理

    电控共轨喷射系统(Common Rail Direct Injection,简称CRDI)是一种先进的柴油发动机燃油喷射技术,它通过电子控制单元(ECU)对燃油的喷射进行精确控制,以提高发动机的效率
    的头像 发表于 08-06 15:08 672次阅读

    共轨电控喷射系统的特点有哪些

    共轨电控喷射系统(Common Rail Direct Injection,简称CRDI)是一种先进的柴油发动机燃油喷射技术,具有许多显著的特点和优势。 高压共轨系统 共轨电控喷射系统的核心是高压共
    的头像 发表于 08-06 15:07 483次阅读

    基于 FPGA 的飞机大战游戏系统设计

    第一部分 设计概述1.1 设计目的我们设计了一款基于 FPGA 的SEA开发板 的飞机大战游戏。飞机大战游戏是一款休闲益智类游戏,既简单又耐玩。在初始界面,我们有开始游戏、重新开始、皮肤选择和结束
    发表于 07-24 20:03

    杭州高再次斩获日内瓦国际发明展金奖 持续为能源互联网创芯赋能。

    。 日内瓦国际发明展金奖证书及奖牌 日内瓦国际发明展由世界知识产权组织、瑞士联邦政府和日内瓦市共同举办,是全球举办历史最长、规模最大的发明展之一,也是展示全球最新发明、前沿技术的重要国
    的头像 发表于 07-08 01:02 979次阅读
    杭州<b class='flag-5'>万</b>高再次斩获日内瓦国际<b class='flag-5'>发明</b>展金奖 持续为能源互联网创芯赋能。

    斯科技发明专利家族再添一员

    喜报热烈祝贺科技创新近日,凯斯科技又一项发明“一种用于检测自来水的MEMS余氯电极”(专利号:ZL202210259067.1)荣获国家专利局审批通过,为凯斯科技发明专利家族又添新
    的头像 发表于 05-17 14:44 354次阅读
    凯<b class='flag-5'>米</b>斯科技<b class='flag-5'>发明</b>专利家族再添一员

    7180.4试验完成!高精度温盐深传感仪器100%国产化

      记者从福建省级创新实验室嘉庚创新实验室获悉,日前,我国自主研发的面向万米深海应用的高精度温盐深传感仪器(CTD)完成深海比测试验,最大布放深度达7180.4。多项海试数据比较结果显示,其性能比
    的头像 发表于 04-03 08:36 134次阅读

    比亚迪半导体获功率半导体模块与设备专利

    此项新发明涉及一款功率半导体模块及设备,该装置由两个散热器—上散热器和下散热器组成,散热器之间配有基板封装组合件,以此来实现上下散热器之间的平行结构。
    的头像 发表于 03-29 09:38 331次阅读
    比亚迪半导体获功率半导体模块与设备专利

    stm8s没有打开自动恢复功能,但是BOF位自动清零,数据重新发送为什么?

    Can_h对地短路,BOF标志位置1,恢复线路原状后,没有打开自动恢复功能,但是BOF位自动清零,数据重新发送,这是为什么?
    发表于 03-19 06:44

    三六零重新发明搜索引擎和浏览器,率先实现国民级产品重塑

    周鸿祎表示,2024年大模型必须跟场景结合,否则永远都是大公司不断秀自己技术实力的一个玩具。所以,我们做了这两个场景……
    的头像 发表于 03-01 17:22 357次阅读
    三六零<b class='flag-5'>重新发明</b>搜索引擎和浏览器,率先实现国民级产品重塑

    谷歌计划重新推出改进后的Gemini AI模型人像生成功能

    谷歌DeepMind的首席执行官德斯·哈萨比斯在2月26日透露,公司计划在接下来的几周内重新发布其备受关注的Gemini AI模型人像生成功能。此前,由于在某些历史图像生成描述中出现了不准确的问题,谷歌已暂停了这项功能。
    的头像 发表于 02-28 10:17 540次阅读

    国产深海1万米六维力传感器引领卡脖子技术革新

    国产深海万米六维力传感器引领卡脖子技术革新
    的头像 发表于 02-20 16:09 667次阅读

    全海深1.1万米级原位荧光传感器海试成功!

    来源:中国科学报,谢谢 编辑:感知芯视界 Link 近日,由中国科学院大连化学物理研究所研究员耿旭辉、关亚风团队研制的单/双通道全海深1.1万米级原位微生物、有色溶解有机物(CDOM)和叶绿素荧光
    的头像 发表于 02-05 09:32 221次阅读

    vivo申请随机接入、配置方法及相关设备专利

    该专利摘要详细阐述了这是一种应用于通讯技术领域的新发明。其创新之处在于,通过对目标随机接入过程中所需的目标信息(如物理上行共享信道PUSC)进行重复传输,从而提升终端在PUSC上行覆盖的能力,有效缩短目标随机接入过程的时间延迟。
    的头像 发表于 01-29 09:50 419次阅读
    vivo申请随机接入、配置方法及相关设备专利

    飞机发动机盘点:飞机发动机类型有哪几种

    涡轮喷气发动机是目前大多数商用客机和军用飞机所使用的发动机类型。它通过压缩空气、加入燃料并点燃,产生高速喷射的燃气来产生推力。这种发动机通常具有高推力和高效率,能够满足大型客机的动力需求。
    的头像 发表于 01-15 15:02 6388次阅读