不靠發動機！離子飛機如何上天？

離子飛機效果圖

就在上個月末，英國《自然》雜誌發表了一項航空領域的前沿成果，麻省理工學院副教授史蒂文·巴雷特領導的團隊，研發出一款通過「離子風」驅動的飛機。雖然這架飛機的總重量僅有2.5公斤，翼展不過只有5米，但是它確實人類歷史上第一架由離子發動機驅動的航空器。這架飛機不需要消耗任何的化石燃料，在飛行過程中也不會產生任何噪音，它的誕生標誌著人類在航空領域揭開了一扇「新世界」的大門。

何為離子發動機？

「離子風」誕生的原理

離子發動機的基本原理與我們常見的渦槳、渦扇發動機有著本質的不同，它不需要由螺旋槳催動空氣，或是像渦扇發動機那樣吸入空氣再加熱噴出來推進飛機飛行，離子發動機的形狀像極了我們常見的「柵欄」一般。「柵欄」的上下兩端就是一薄一厚的兩個電極，當空氣經過電極之間時，通過施加足夠的電壓，電極間的空氣分子就會被電離，被吸引至電極的另一端，在移動過程中被電離的空氣份子再與周圍的空氣分子碰撞從而產生所謂的「離子風」，離子發動機就是通過「離子風」來驅動飛機前行。

有關離子引擎的原理的原理早在上世紀50年代就已被科學家們提出，但是由於離子發動機所產生的推力十分的微弱，以至於難以克服最基本的大氣阻力，因此長久以來，離子引擎僅僅被運用在大氣層外真空環境下的人造衛星之上，以至於有科研人員預言離子飛機根本不可能實現在大氣層內飛行。

離子飛機如何克服難關？

「Version 2」無動力彈射測試

隨著近年來電子、電池以及新型材料等技術的不斷突破，傳統技術領域認為無法實現的離子飛機也獲得了新的契機。美國麻省理工的巴特雷團隊決心挑戰這項看似不可能的任務，巴特雷為其研發的離子飛機命名為「Version 2」，其中文意思為「第二代」，很難想像就是怎麼一個不起眼的「小傢伙」開創了航空領域的新紀錄。

正如前文所說，「Version 2」只有約2.5公斤的重量，整個飛機幾乎沒有什麼結構可言，動力系統則是由安裝在機翼下方共兩排八列的電線組成的電離器，這些結構簡單的電線就用在製造「離子風」的核心部件，在飛行試驗時，飛機上的高壓電池可以向那些電線釋放4萬伏的電壓，將空氣中的氮氣和氧氣電離，產生帶正電荷的氮離子，這些氮離子再被後排帶有負電荷的電極吸引向後運動，從而產生出每千瓦約5牛的推力，可推動飛機巡航60米遠，滯空時間約9秒鐘。

由此我們可以看出，就目前而言離子飛機仍然僅限於實驗室階段，整個飛行系統效率低下，難以發揮出實際的功效，但是我們絕不能因為現階段的技術不足，就否定一個全新的領域。與傳統飛機相比，離子飛機有著無污染、無噪音、能源清潔等優勢，一旦技術成熟甚至可以實現航空器的無限滯空，僅這一點在無人機領域還是大有作為的。

離子飛機試飛成功的意義

「Version 2」效果圖

「Version 2」的成功對於航空領域而言解決一個「有與無」的問題，它的成功打破了上世紀以來無數科研人員關於離子飛機不能在大氣層內飛行的論斷，要知道對於任何新技術而言，最重要的一點在於「能否實現」，至於「如何實現的更好」那是在「能否實現」這個基礎上做出的進一步擴展。而「Version 2」就是實現了離子飛機在大氣層內的首次飛行，雖然它依舊很「弱小」，但也不妨礙它的偉大。

萊特兄弟的「飛行者一號」

遙想115年前，同樣是在《自然》雜誌上，刊登了「萊特兄弟飛行者一號」試飛成功的消息，從此將人類開啟了航空新時代，要知道萊特兄弟那次的試飛也僅僅持續了11秒鐘。在115年後，這個命名為「第二代」的航空器是否能像它的前輩一般為人類航空事業開啟新的篇章？我們拭目以待。

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