Благодаря так называемому «ионному ветру» летательный аппарат без движущихся элементов способен оставаться в воздухе, и при этом он абсолютно бесшумен.
Почти все летательные аппараты, за исключением некоторых планеров, удерживаются в воздухе благодаря подъемной силе, возникающей в результате работы движущихся частей. К ним относятся лопасти пропеллера или винта, а также лопатки турбины, которые, как правило, создают значительный шум, особенно заметный у миниатюрных дронов. Лишь теперь, почти 120 лет спустя после полета братьев Райт, инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) представили действующую модель самолета, держащегося в воздухе без участия движущихся элементов. Полет получился по-настоящему бесшумным.
«Это дебютная, продолжительная работа устройства, лишенного подвижных элементов, — говорит профессор Стивен Баррет (Steven Barrett). — Он может открыть возможности создания самолетов, которые будут тише, проще и не будут выбрасывать выхлопные газы в атмосферу». Однако прежде, полагают авторы работы, их подход найдет использование в небольших дронах, а также в гибридных системах, которые сочетают традиционный двигатель и новый — « ионный». Важно не путать его с ионными двигателями, применяемыми в космических аппаратах.
Разработка, созданная Стивеном Барреттом и его командой, основана на ином подходе — «электроаэродинамической тяге», известной с 1920-х годов. Она проявляется в открытом, сильно заряженном асимметричном конденсаторе: поток ионов, возникающий между электродами, вовлекает молекулы воздуха, генерируя тягу. При достаточном заряде и небольшом весе всей системы, эта сила может быть достаточной для осуществления полета. Однако, несмотря на кажущуюся простоту, реализация данного принципа оказалась чрезвычайно сложной, за исключением создания небольших игрушек. Первый полноценный прототип такого летательного аппарата поднялся в воздух лишь спустя почти столетие после открытия этого явления — об этом ученые сообщают в статье, опубликованной в журнале Nature.
Действительно, создание рабочего «ионолета», способного отказаться от проводной связи и использовать на борту аккумуляторы, обеспечивающие полет, казалось нереальным. Однако современные технологии позволили специалистам из MIT разработать планер с пятиметровым размахом крыльев, вес которого составляет всего 2,3 килограмма. Вдоль передней и задней кромки крыла расположены массивы тонких проводников, выполняющих роль электродов конденсатора: передние – положительные, задние – отрицательные. Литий-полимерные батареи, размещенные во фюзеляже, способны выдавать напряжение в 40 тысяч вольт, что позволяет передним электродам притягивать отрицательно заряженные электроны и другие частицы из атмосферы, генерируя «ионный ветер», обеспечивающий необходимую тягу для легкого аппарата.
В настоящее время тестирование прототипа осуществляется исключительно в закрытом пространстве, где он прошел дистанцию в 60 метров между двумя стенами. Несмотря на это, его полет был стабильным, и каждый раз он демонстрирует схожие параметры. «Это самый простой самолет, который мы смогли создать для проверки возможности его полета, — отмечает Баррет. — До создания устройства, способного выполнять практические задачи, еще предстоит пройти значительный путь».