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2018-12-01利用帶電分子作為動力 設計全新飛行器
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【本刊訊】近期美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）打造出一款全新型態的飛行器原型機，其設計捨棄了傳統利用螺旋槳及渦輪引擎進行動力輸出。取而代之的，是一種可以利用離子風（ionic wind）進行驅動的模式，該設計利用帶電分子或離子在一個方向上流動，並在另一個方向將飛行器向上抬起。這款全新設計的飛行器幾乎不會有噪音產生。未來可用於監控環境或拍攝航空照片，並且不會干擾飛機下方的自然棲息地。
團隊近日於Nature發表的研究指出，這是第一款以離子風為驅動方式所設計的飛行器。在室內10次的試飛過程中，這款重量相當於一隻吉娃娃的飛行裝置在穩定的高度中飛行40~45公尺的距離，並持續飛行將近10秒。
對於過去傳統的飛行器及飛機而言，都是依靠螺旋槳及渦輪引擎產生出的氣流進行驅動。而這款全新的飛行器則是利用完全不同的方式。其利用一種離子產生裝置，是由帶正電的導線周圍產生高壓電場。該裝置使用電池所供給的電能，將空氣中的電子與原子及分子進行碰撞，並再釋放出其他電子。這會在離子產生裝置周遭出現帶正電的空氣分子，這些空氣分子再被吸引到帶負電的導線上。2條導線之間的分子移動，產生離子風，並提供飛行器往前運行的動力。
這種藉助離子間的移動飛行方式非常適合小型的飛行裝置使用。但過去的想法認為這種設計無法利用於一般大小的飛行器裝置上，因為這將必須使用更大顆的電池提供電能，而越大顆的電池將會增加更多的載重，以至於飛行器無法順利飛行升空。但根據MIT的研究人員表示，藉由適當的設計及輕巧的電池，是有可能設計出一般飛行器大小的裝置。而MIT的團隊利用數學方程式進行模擬並設計，打造出10架展翼長達5公尺，重量不到2.5公斤的飛行器。
研究團隊表示，目前所設計出的飛行器仍然還在實驗階段，目前其最長飛行時間只有短短12秒，離未來真正應用在現實世界還有很長的道路要走。再者，雖然飛行器在發射後可以保持穩定的飛行路線，但目前尚無方法利用離子風起飛，仍需利用其他的彈射裝置才能使飛行器飛起。另外研究人員表示，這種以離子推進的飛行器無法成為客機，但未來或許能應用在小型無人飛行裝置或空拍機上。
新聞來源
H. Xu et al., Flight of an aeroplane with solid-state propulsion, Nature, 2018.