灵感来自《星际迷航》的固态飞机无需移动部件就能飞上天空

发布的丽莎哈维，2018年12月10日,

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维基百科可能不得不改变它对飞机的定义。根据该网站，飞机或飞机(非正式的plane)是一种有动力的固定翼飞机，由喷气发动机、螺旋桨或火箭发动机的推力推进。他们可能想重新考虑飞机的动力部分，这要感谢麻省理工学院最近推出的《星际迷航》灵感的飞机，它不使用任何形式的推进。没有螺旋桨，火箭，或者喷气涡轮机。这只是这架飞机“不”清单的开始:

没有化石燃料。
没有排放。
没有噪音污染。

麻省理工学院的这架新飞机翼展5米(16.4英尺)，没有任何不理想的特征，因为它没有任何活动部件。是的，这是世界上第一架固态飞机。上个月，麻省理工学院的研究人员成功地展示了它的飞行能力。

麻省理工学院一架由离子风推动的飞机的蓝图。该系统可用于驱动小型无人机，甚至轻型飞机，作为化石燃料推进的替代品。图片来源:麻省理工学院电动飞机计划

“这是一架推进系统中没有移动部件的飞机首次持续飞行，”史蒂芬•巴雷特说他是麻省理工学院航空航天学副教授。“这可能为更安静、机械更简单、不产生燃烧排放的飞机开辟了新的、未经探索的可能性。”

根据美国有线电视新闻网在美国，巴雷特的灵感来自电视剧《星际迷航》(Star Trek)，其中的宇宙飞船在太空中无声滑行。

飞行的延时图像，有白色的参考标记，水平间隔5米。图片来源:Barret et al。大自然。

离子风推进

这架飞机由一个电池组提供动力，电池组将2万伏特的电荷加到一组长达5米的电线上，每根电线的正后是机翼，每根电线的电压为-2万伏特。这个电压类似于用来在火花塞中产生火花的电压，但由于飞机的气隙是火花塞气隙的10倍以上，电流不会跳跃，或“火花”。相反，电压从空气中的氮分子中剥离电子，氮分子从电线和机翼上流动。离子流动产生“离子驱动”，或离子风，因为离子撞击空气分子。离子风推动飞机前进。

这是第一架使用固态推进系统飞行的飞机。这项研究最近发表在杂志上自然．

Section a)显示了计算机生成的飞机效果图。b)是实际平面的照片。c)部分给出了高压电源转换器的结构。图片来源:Barret et al。大自然。

追踪飞行轨迹

来自麻省理工学院的团队使用蹦极动力发射系统，在健身房进行了10次飞行。为了证明离子风推进系统的工作，研究人员需要证明飞机的飞行不仅仅是由于弹弓启动，所以他们测试了飞机的飞行，电线和翼型都有电压，也没有供电。10次动力飞行的结果在下面的图b部分以蓝色显示。在每次飞行中，飞机在最初的8秒内获得高度，并飞行了50米或更多。没有动力的飞行从未达到10米的距离。无动力飞行用红色表示。多亏了离子风系统，飞机确实飞了起来!

a)跟踪单个飞行。b)部分显示了有动力和无动力情况下的计算机视觉跟踪结果。图片来源:Barret et al。大自然。

为了测量飞行，该团队使用三个垂直于体育馆飞行路径的GoPro摄像机创建了一个运动跟踪系统。飞机上分别安装了一盏红色和一盏绿色的LED灯。他们利用LED灯的图像在飞行中追踪飞机。

利用MATLAB对每一帧图像进行灯光识别计算机视觉的工具箱．来自相机的原始输出图像会受到镜头畸变的影响，这是通过使用图像处理工具箱．在上图的a)部分，红色和绿色LED灯的最终位置。

概念验证

这项研究表明离子推进是可行的。像任何第一次一样，还有更多的工作要做。但在我们在机场看到离子风飞机之前，我们可能会看到传统喷气机使用这种技术来改善他们的操作，同时降低喷气机噪音。根据《福布斯》他说，“要想让更大的飞机载人，需要克服许多技术障碍，这可能需要几十年的时间，但离子驱动在短期内可以与传统的喷气发动机结合使用，以提高效率。”

提高了喷气发动机效率和噪音。我想说这是双赢。

看看这段视频，它展示了有史以来第一次“比空气重”的固态飞机飞行: