По стопам братьев Райт? Американские инженеры подняли в воздух «ионолет»

Поднять в воздух летательный аппарат с «ионным» двигателем удалось американским инженерам из Массачусетского технологического университета (MIT). Статья с репортажем о событии опубликована 22 ноября в журнале Nature.

Летательный аппарат с размахом крыльев около 5 метров пролетел на высоте 0,47 метра из одного конца спортзала в другой. Он не имел подвижных частей и был оснащен только «ионным» двигателем. Отметим, что подобные устройства называют лифтерами или ионолетами.

Ионолету удалось продержаться в полете примерно столько же, сколько и братьям Райт на их первом аэроплане — около 9 секунд. Конструкторы без ложной скромности сравнивают эти два события. В то же время они подчеркивают, что их полет состоялся без пассажиров, а масса летательного аппарата — около 2,5 кг —примерно на порядок была меньше той, которая требуется для транспортировки хотя бы одного пилота.

Конструкторы надеются, что их идея получит дальнейшее развитие и откроет новую страницу в истории авиации. Они напоминают, что полет братьев Райт в свое время тоже не произвел «жареной» сенсации, однако спустя годы знаменитый американский дуэт стал признанным символом аэронавтики.

Авторы статьи полагают, что в ближайшем будущем с помощью «ионного ветра» люди научатся поднимать в воздух небольшие дроны. Такие беспилотники, в отличие от ныне существующих моделей, будут незаметны для противника в инфракрасном диапазоне.

Авторы не исключают и того, что ионолеты когда-нибудь приживутся даже в гражданской авиации. Такой прорыв мог бы сделать воздухоплавание абсолютно экологичной отраслью, поскольку «ионные» двигатели не выделяют в атмосферу ни тепла, ни углекислого газа (CO₂), равно как и других продуктов горения.

Отметим, что «ионный ветер» можно «раздуть» в системах, состоящих из двух электродов разного диаметра. Вблизи тонкого электрода напряженность электрического поля повышается настолько, что молекулы азота (N₂) и кислорода (O₂) ионизируются.

Образовавшиеся заряженные частицы (ионы) устремляются к широкому электроду, попутно передавая часть кинетической энергии другим молекулам N₂ и O₂. В результате между электродами устанавливается воздушный поток, который, в свою очередь, создает аэродинамическую тягу. Это явление, открытое еще в 1960-х годах, известно физикам как эффект Бифельда-Брауна.

До сих пор считалось, что «ионные» двигатели не позволяют достичь подъемной силы, которая была бы способна оторвать от земли аппарат тяжелее воздуха. Однако успех американских инженеров опроверг доводы скептиков.

Читайте также: Ученые выяснили секрет птицы колибри — прототипа беспилотников

Отметим также, что пионерами прикладной авиации считаются братья Орвилл и Уилбур Райт: все, кто поднимался в воздух до них, не могли управлять своими летательными аппаратами и действовали на свой страх и риск. Так, например, немецкий инженер Отто Лилиенталь, стоявший у истоков аэродинамики, разбился на своем планере 10 августа 1896 года.

Первый полет знаменитого американского тандема состоялся 17 декабря 1903 года. Аэроплан «Флайер» взлетел с холма в Северной Каролине, продержался в воздухе около 12 секунд и приземлился в 36,5 метрах от стартовой поляны. «Они [братья Райт] стали первыми, кто совершил искусственный полет», — писал о событии спустя два месяца всё тот же журнал Nature.

Эффект Бифельда-Брауна вряд ли когда-нибудь найдет применение в гражданской авиации. В самом деле, «ионный» двигатель едва ли сможет дать нагрузку на крыло, необходимую для взлета многотонного летательного аппарата.

Однако появление разведывательных дронов с такими двигателями весьма вероятно в ближайшем будущем. Это может произвести подлинную революцию в беспилотной авиации, ведь такие БПЛА будут по-настоящему «невидимы» для противника.