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Aereo alimentato a "vento ionico": un aereo che non ha parti mobili

INGEGNERIA E TECNOLOGIAAereo alimentato a "vento ionico": un aereo che non ha parti mobili

L'aereo è stato progettato in modo da non dipendere da combustibili fossili o batterie in quanto non avrà parti mobili

Fin dalla scoperta di aereo più di 100 anni fa, ogni volante la macchina o l'aereo che vola nel cielo utilizza parti mobili come eliche, motori a reazione, pale di una turbina, ventilatori, ecc. che ottengono energia dalla combustione di combustibili fossili o utilizzando una batteria che può produrre un effetto simile.

Dopo quasi dieci anni di ricerche, gli scienziati aeronautici del MIT hanno costruito e fatto volare per la prima volta un aereo senza parti mobili. Il metodo di propulsione utilizzato in questo aeroplano si basa sul principio della spinta elettroaerodinamica ed è chiamato "vento ionico" o propulsione ionica. Quindi, al posto delle eliche o delle turbine o dei motori a reazione utilizzati negli aeroplani convenzionali, questa macchina unica e leggera è alimentata dal "vento ionico". Il 'vento' può essere prodotto facendo passare una forte corrente elettrica tra un elettrodo sottile e uno spesso (alimentato da batterie agli ioni di litio) che provoca la ionizzazione del gas producendo così particelle cariche in rapido movimento chiamate ioni. Il vento ionico o flusso di ioni si schianta contro le molecole d'aria e le spinge indietro, dando all'aereo la spinta per andare avanti. La direzione del vento dipende dalla disposizione degli elettrodi.

La tecnologia di propulsione ionica è già utilizzata da NASA nello spazio per satelliti e veicoli spaziali. In questo scenario, poiché lo spazio è vuoto, non c'è attrito e quindi è abbastanza semplice guidare un veicolo spaziale per avanzare e anche la sua velocità aumenta gradualmente. Ma nel caso degli aerei sulla Terra si comprende che l'atmosfera del nostro pianeta è molto densa per far sì che gli ioni guidino un aereo dal suolo. Questa è la prima volta che la tecnologia ionica è stata provata per far volare gli aeroplani sul nostro pianeta. È stato impegnativo. in primo luogo perché è necessaria una spinta sufficiente per mantenere la macchina in volo e, in secondo luogo, l'aereo dovrà superare la resistenza della resistenza all'aria. L'aria viene inviata all'indietro che poi spinge l'aereo in avanti. La differenza cruciale con l'utilizzo della stessa tecnologia ionica nello spazio è che un gas deve essere trasportato dal veicolo spaziale che verrà ionizzato perché lo spazio è vuoto mentre un aereo nell'atmosfera terrestre ionizza l'azoto dall'aria atmosferica.

Il team ha eseguito più simulazioni e poi ha progettato con successo un aereo con un'apertura alare di cinque metri e un peso di 2.45 chilogrammi. Per generare il campo elettrico, sono stati fissati degli elettrodi sotto le ali dell'aereo. Questi consistevano in fili di acciaio inossidabile caricati positivamente davanti a una fetta di schiuma caricata negativamente ricoperta di alluminio. Questi elettrodi ad alta carica possono essere disattivati ​​tramite telecomando per sicurezza.

L'aereo è stato testato all'interno di una palestra lanciandolo con un elastico. Dopo molti tentativi falliti, questo aereo potrebbe spingersi per rimanere in volo. Durante 10 voli di prova, l'aereo è stato in grado di volare fino a un'altezza di 60 metri meno il peso di un pilota umano. Gli autori stanno cercando di aumentare l'efficienza del loro design e produrre più vento ionico utilizzando meno tensione. Il successo di un tale progetto deve essere testato ampliando la tecnologia e questo potrebbe essere un compito arduo. La sfida più grande sarebbe se le dimensioni e il peso dell'aereo aumentassero e coprissero un'area più grande delle sue ali, l'aereo richiederebbe una spinta maggiore e più forte per rimanere a galla. Si possono esplorare diverse tecnologie, ad esempio rendendo le batterie più efficienti o magari utilizzando pannelli solari, ad esempio trovando nuovi modi per generare gli ioni. Questo aeroplano utilizza il design convenzionale per gli aerei, ma potrebbe essere possibile provare un altro design in cui gli elettrodi potrebbero modellare la direzione di ionizzazione o qualsiasi altro nuovo design potrebbe essere concettualizzato.

La tecnologia descritta nell'attuale studio potrebbe essere perfetta per droni silenziosi o semplici aeroplani perché i droni attualmente utilizzati sono una grande fonte di inquinamento acustico. In questa nuova tecnologia, il flusso silenzioso genera un'ampia spinta nel sistema di propulsione che può spingere l'aereo su un volo ben sostenuto. Questo è unico! Un aereo del genere non richiederà combustibili fossili per volare e quindi non avrebbe emissioni inquinanti dirette. Inoltre, rispetto alle macchine volanti che utilizzano eliche ecc., questo è silenzioso. La nuova scoperta è pubblicata in Natura.

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{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

XuH et al. 2018. Volo di un aeroplano con propulsione a stato solido. Natura. 563(7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9

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