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MITのエンジニアは可動部品なしで史上初の飛行機を製作し、飛ばしました。プロペラやタービンの代わりに、軽飛行機は「イオン風」 - 飛行機の中で生成され、そして持続した、安定した飛行の間飛行機を推進するのに十分な推力を発生させる静かで強力なイオンの流れ - によって動かされます。
エンジニアのSteven Barrett氏は、チームのイオンプレーンのインスピレーションは、一部は映画とテレビのシリーズに由来すると述べています。 スタートレック それは彼が子供の頃に熱心に見ていた。彼は特に空気中を楽にすくい取るような未来的なシャトルクラフトに惹かれました。
「これにより、長期的には飛行機にプロペラやタービンを搭載すべきではないと思いました」とバレット氏は言います。 「彼らはよりシャトルのようになるはずです スタートレック それは青い輝きを放ち、静かに滑る。
約9年前、バレットは可動部品のない飛行機の推進システムを設計する方法を探し始めました。彼は結局「イオン風」、電気空力推力としても知られる - 1920年代に最初に確認された物理的原理であり、電流が薄い電極と厚い電極の間を流れるときに発生することができると説明します。十分な電圧が印加されると、電極間の空気が小型航空機を推進するのに十分な推力を生み出す可能性があります。
何年もの間、電気空力スラストは主に趣味者のプロジェクトであり、デザインは大部分は小型の卓上「リフター」に限定されており、小型の航空機が空中で短時間ホバリングするのに十分な風を生み出します。大規模な航空機を持続的な飛行で推進するのに十分なイオン風を発生させることは不可能であると主に想定されていました。
「時差ぼけをしていたのはホテルで眠れぬ夜だったので、私はこれについて考えていて、それが可能な方法を探し始めました」と彼は思い出します。 「私はいくつかの裏計算をしましたが、はい、それは実行可能な推進システムになるかもしれないことを発見しました」とバレットは言います。 「そして、それから最初の試運転までには何年もの作業が必要でした。」
チームの最終デザインは、大きくて軽量なグライダーに似ています。約5ポンドの重さと5メートルの翼幅を持つ航空機は、飛行機の翼の前端に沿ってそしてその下に水平フェンスのように張られている細い線の配列を運びます。ワイヤは正に帯電した電極として機能しますが、同じように配置された太いワイヤは、飛行機の翼の後端に沿って走り、負の電極として機能します。
飛行機の胴体はリチウムポリマー電池のスタックを保持しています。バレットのイオンプレーンチームには、エレクトロニクス研究所のDavid Perreault教授のパワーエレクトロニクス研究グループのメンバーが含まれていました。彼らは、バッテリーの出力を飛行機を推進するのに十分な高電圧に変換する電源を設計しました。このようにして、電池は軽量の電力変換器を介して電線を積極的に充電するために40,000ボルトで電気を供給する。
ワイヤが通電されると、それらは、鉄のやすりを引き付ける巨大な磁石のように、周囲の空気分子から負に帯電した電子を引き付けて除去するように作用する。残された空気分子は新たにイオン化され、そして次に平面の裏側で負に帯電した電極に引き寄せられる。
新しく形成されたイオンの雲が負に帯電したワイヤに向かって流れるにつれて、各イオンは他の空気分子と何百回も衝突し、航空機を前方に推進する推力を生み出します。
リンカーン研究所のスタッフであるThomas SebastianとMark Woolstonを含むチームは、MITのduPont Athletic Centreの体育館を横切る複数のテストフライトで飛行機を飛ばしました。チームは飛行機を60メートルの距離（ジム内の最大距離）だけ飛ばし、その飛行機がずっと飛行を維持するのに十分なイオン推力を生み出したことを発見しました。彼らは同様のパフォーマンスで、飛行を10回繰り返しました。
「これは私たちが設計できる最も単純な平面で、イオン平面が飛ぶことができるという概念を証明することができました」とBarrettは言います。 「それはまだ有用な任務を実行することができる航空機からいくらか離れています。それはより効率的で、より長く飛ぶ、そして外へ飛ぶことが必要です。」
バレットのチームは、より少ない電圧でより多くのイオン風を生み出すために、彼らのデザインの効率を高めることに取り組んでいます。研究者たちはまた、設計の推力密度 - 単位面積あたりに発生する推力の量 - を増やすことを望んでいます。現在、チームの軽量飛行機を飛行するには広い面積の電極が必要であり、それが基本的に飛行機の推進システムを構成しています。理想的には、バレットは目に見える推進システムや舵やエレベーターのような別々の操縦面を持たない航空機を設計したいと思います。
「ここまでたどり着くのに長い時間がかかりました」とバレットは言います。 「基本原理から実際に飛ぶものに進むことは、物理学を特徴付け、それから設計を思いついてそれを機能させるという長い旅でした。今、この種の推進システムの可能性は実行可能です。」