Реклама Google — средство выживания форумов :)
Твердотельный движитель.
Мы привыкли, что самолет - это нечто, имеющее или пропеллер, или ГТД, или на крайняк машущее крыло, словом, некий движущийся элемент, создающий поток воздуха для создания тяги. Подобное кажется неизбежным, однако это не так.
В конце 2018 года в журнале Nature была опубликована статья
"Flight of an aeroplane with solid-state propulsion"
Flight of an aeroplane with solid-state propulsion - Nature
A solid-state propulsion system can sustain powered flight, as demonstrated by an electroaerodynamically propelled heavier-than-air aeroplane. // www.nature.com
Что это за солид-стейт создание тяги? Как оказывается, это известный нам по космосу ионник. Ионный двигатель.
Грубо принцип действия состоит в том, что мощное ЭМ поле ионизирует газ и разгоняет ионы (заряженные частицы) до высоких скоростей (в космических вариантах двигателя до десятков км/с), что создает реактивную тягу.
До сих пор считалось, что КПД подобного двигателя в атмосфере откровенно недостаточен для поддержания полета, однако исследователи из MIT под руководством Стивена Баррета после многих лет оптимизаций смогли создать демонстратор технологий, способный пусть и кратковременно, но лететь с использованием ионой тяги.
Аппарат весом 2.5 кг с размахом крыла 5м оснащен 2 рядами проводов в крыле и под ним. Поданная разница потенциалов в 40 киловольт (!!) ионизирует молекулы атмосферного азота, разгоняет их, создавая тягу, достаточную для горизонтального полета. Источником служит обычная литий-ионная батарея плюс высоковольтный трансформатор.
В деталях "двигатель" выглядит как провод, на который подано +20кВ. Он вытягивает электроны у близ пролетающих молекул азота, превращая их в положительные ионы, которые притягиваются находящимся позади аэродинамическим профилем, на который подано -20кВ. Поток ионов разгоняет и близлежащие нейтральные атомы газа, уменьшая среднюю скорость потока, но увеличивая его массу, тем снижая потери и увеличивая реактивную тягу. Грубо теоретически прикинуть тягу в килограммах можно, умножив ток утечки в амперах на число электронов в Кулоне, и на массу иона азота. Для оценки мощности также нужна скорость потока, она равна напряженности поля (разность потенциалов делить на расстояние меж электродами) умножить на подвижность иона (зависит от элемента и температуры).
Вероятно, выбор системы параметров (разность потенциалов, расстояния, форма, длина и число проводников), позволяющих захватить потоком максимальное число нейтральных частиц, и тем нарастить КПД движителя, а также плотность тяги (величина тяги на единицу размера движителя) и были предметом оптимизации.
Пока демонстратор технологий (а это именно он, не надо ждать от него утилитарного применения) смог продержаться в воздухе 12 секунд, пролетев 60 метров. Разгон для взлета тоже катапультный. Как сообщается, на полет было потрачено 50% заряда батареи.
Для людей, не обладающих инженерным мышлением, глава проекта обьясняет визию в образах: традиционные аппараты сжигают топливо в камерах сгорания, создают шум пропеллерами и турбинами. А будущее авиации видится ему как нечто тихое и чистое, с голубоватым свечением, как картинки из "Стар Трека" и подобных киносказок.
На ближайшее будущее транспортировка людей подобными системами даже не предполагается ввиду ограничений, накладываемых плотностью мощности (нельзя располагать проводники плотнее - будет атмосферный пробой, нельзя заметно увеличить скорость: система проводников создает сопротивление. Увеличение движителя без масштабирования упирается в пролемы структурной прочности, т.д.). Но для мелких аппаратов, к тому же подпитываемых от СБ, это в пределах реально осуществимого.