Інженери випробували модель іонного літака

Вчені з Массачусетського технологічного інституту провели перші льотні випробовування моделі літака-іонолета, в якому для забезпечення потрібної тяги використовується явище іонного вітру, інакше зване ефектом Бифельда - Брауна. Про це йдеться в статті розробників, опублікованій в Nature. Під час випробувань літак з допомогою іонної тяги пролетів близько 60 метрів на висоті 47 сантиметрів від землі. Запуск літального апарату проводився за допомогою катапульти, інформує UkrMedia.

Явище іонного вітру характеризується утворенням потоку іонізованого повітря між двома рознесеними один від одного електродами, на які подається висока напруга в десятки кіловольт. Раніше деякі дослідники пропонували можливі конструкції літальних апаратів, які б використовували явище іонного вітру, однак ці проекти були закриті. Вважається, що двигуни, які використовують ефект Бифельда - Брауна, не можуть забезпечити велику тягу.

В реальності були зроблені кілька експериментальних літальних апаратів, названих ліфтерами або іонолетами. Вони являють собою легкий корпус у вигляді багатокутника, зазвичай трикутника, на якому розташовані один електрод у вигляді мідного дроту і другий у вигляді стрічки фольги. Такі апарати можуть підніматися вертикально, але абсолютно некеровані. Зібрати ліфтер можна самостійно в домашніх умовах.

Модель літака-іонолета, зроблена американськими вченими, виконана за схемою високоплана. Під консолями крила дослідники встановили чотири горизонтальні пари електродів, завдяки яким й виникає явище іонного вітру. За даними вчених, двигун такої конструкції забезпечує тягу в три ньютона (близько 306 грамів-сили). Споживана потужність силової установки становить 500 ватт. Літак має розмах крила п'ять метрів і масу 2,45 кілограма.

Літак отримав акумуляторну збірку з літій-полімерних батарей, здатну видавати напругу від 160 до 225 вольт. Постійний струм від складання перетворюється на змінну високу частоту з допомогою резонансного інвертора з зворотним зв'язком. Потім змінний струм надходить на підвищувальний трансформатор із співвідношенням 1 до 15, а після нього - на генератор Кокрофта - Уолтона. Останній являє собою двухполуперіодний помножувач напруги на шести діодних мостах і 18 конденсаторах. На його виході формується напруга в 40 кіловольт.

Напруга з виходу помножувача подається на електроди під крилом і через резистивний дільник - на вхід зворотного зв'язку резонансного інвертора. Розробники стверджують, що всі перетворювачі і трансформатори були спроектовані ними з нуля і зібрані вручну, завдяки чому вдалося домогтися істотного зменшення їх маси порівняно з готовими такими схемами. В результаті відношення потужності до маси у енергетичної установки становить 1,2 кіловата на кілограм, а тяги - 6,2 ньютона на кілограм.

З урахуванням отриманих вченими результатів можна обчислити тягооснащеність моделі літака-іонолета, яка становить 0,12. Для порівняння, тяго оснащеність стратегічного бомбардувальника Ту-160 становить 0,37. Під час випробувань дослідники спочатку за допомогою катапульти запускали модель літака з вимкненим двигуном. Дальність планування моделі склала в середньому десять метрів. Потім була проведена серія запусків з включеним двигуном. Середня дальність польоту моделі склала 45 метрів, а максимальна - 60. Запуски проводилися в приміщенні.

Вчені вважають, що думка про те, що двигуни, побудовані на явищі іонного вітру, не можуть забезпечувати потрібну тягу для великих літальних апаратів, помилкова. Дослідники вважають, що удосконалення конструкції двигунів дозволить створювати потужні силові установки, які порівняно з сучасними авіаційними двигунами будуть більш екологічними і економічними. Зокрема, їх потрібно рідше буде ремонтувати, оскільки такі двигуни позбавлені рухомих частин.