Электрический ветер: как создание ионолёта может изменить современную авиацию

Инженеры Массачусетского технологического института провели успешное испытание ионолёта. В действие такой аппарат приводит ионная тяга — явление, при котором движение воздуха создаётся с помощью электрического поля. Силовая установка обеспечила ионолёту тягу в три ньютона. Аппарат смог пролететь 60 м.

От идеи до воплощения

Автор исследования Стивен Барретт задумал разработку бесшумного и безопасного для окружающей среды летательного аппарата несколько лет назад. Вдохновение для создания ионного самолёта инженер черпал из фильма и сериала «Звёздный путь». Наблюдая в детстве за космическими кораблями, скользившими по воздуху на экране телевизора, будущий инженер мечтал однажды претворить фантастическую задумку сценаристов в жизнь.  

«Я полагал, что турбины и пропеллеры не будут нужны летательным аппаратам будущего. В моём воображении самолёты должны были напоминать шаттлы из «Звёздного пути», которые тихо скользят по воздуху, могут вертикально садиться и взлетать, а также зависать над поверхностью», — сообщил Баррет.

Около девяти лет назад Баррет начал искать способы создания двигательной установки для «самолёта будущего». Инженер решил обратиться к явлению ионного ветра, также называемому эффектом Бифельда — Брауна. В 1921 году физики Пауль Бифельд и Томас Браун выяснили, что ионный ветер возникает между двумя отрицательно заряженными электродами, если по металлическому проводу между ними пустить ток.

В 1960-е годы в США изобретатель и авиаконструктор Александр Прокофьев-Северский продолжил изучение этого явления и даже пытался построить свой ионолёт. Его модель могла взлетать и садиться, а также поворачиваться в воздухе. Электричество к аппарату подводилось по специальному кабелю.

• Летающая модель ионолёта и проект одноместного аппарата А.Н. Северского.
• © Popular Mechanics

Однако проблема создания ионолёта, который смог бы летать, заключалась в том, что его силовой установке требовался ток очень высокого напряжения. Учёные из Массачусетского технологического института смогли решить эту проблему. В фюзеляже ионолёта они расположили литиево-полимерные батареи, генерирующие электричество напряжением 40 тыс. вольт, которых, по их расчётам, должно было хватить для поднятия в воздух небольшого аппарата. Масса готового ионолёта составила 2,27 кг, размах крыльев — 5 м. 

«Электрификация» транспорта 

Инженеры провели испытания ионолёта в закрытом помещении — в спортивном зале. В ходе эксперимента аппарат вертикально поднялся в воздух и пролетел около 60 м на высоте 47 см от пола, после чего благополучно приземлился. Испытания учёные успешно повторили десять раз. 

«Это первый в истории полёт самолёта, который не имеет в своей двигательной конструкции никаких движущихся частей. Инженерам открывается перспективный путь для создания новых ионолётов», — заявил Баррет. 

По словам изобретателей, в отличие от современных лайнеров, ионолёту не требуется топливо, то есть он является экологически чистым. Кроме того, новый аппарат работает бесшумно. Американские учёные планируют усовершенствовать конструкцию ионолёта, чтобы он смог перемещаться на большие расстояния и в конечном счёте перевозить пассажиров.

По мнению российских экспертов, переход на электрическое движение в авиации открывает новые перспективы в самолётостроении.

«Становится труднее совершенствовать текущие авиационные двигатели, делать их более эффективными. В этом случае перевод авиации на электричество кажется перспективным, даже логичным. На дорогах уже появились электромобили, теперь дело за воздухом. Можно смело сказать, что электроэнергия начинает играть важную роль в развитии транспорта», — сообщил в беседе с RT инженер-исследователь Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН Александр Наумов.

По мнению Наумова, результаты испытаний американских учёных выглядят многообещающими. Однако создание полноценного ионолёта сопряжено с рядом трудностей. Так, в отличие от реактивных двигателей, у ионных довольно маленькая плотность тяги. Это означает, что для взлёта такому аппарату потребуется довольно большая силовая установка, скорее всего, превышающая размеры самого ионолёта.

«Конечно, до практического использования ионолётов пока далеко. Однако нет никаких оснований сомневаться в возможности появления самолётов, работающих на ионной тяге. Такие аппараты, вероятно, пригодятся и в космической отрасли — для долгосрочных полётов к другим планетам», — отметил Наумов.