Een nieuwe draai aan voortstuwing neemt een vlucht in een SUNY Oswego-lab, Dit leidde ertoe dat Adrian Ieta, lid van de faculteit elektrotechniek en computertechniek, en de SUNY Research Foundation een patent op deze veelbelovende technologie nastreefden.

Vorig jaar, Het onderzoek van Ieta en zijn studenten bereikte een eerste vlucht in zijn soort, aangedreven door ionische wind, die een nieuw ontwikkelingsgebied zou kunnen openen. Door extra verfijning, publicatie en presentaties, de doorbraak begint in een stroomversnelling te komen, wat enorm zou worden geholpen door de goedkeuring van het internationale octrooi dat in mei werd ingediend.

Het grote potentieel komt van de technologie waarmee een rotor effectief als motor kan functioneren, zei Ieta.

"Dit was het eerste roterende object dat met deze technologie werd opgetild, "Zei Ieta. "Het zou wel eens het eerste ionische systeem kunnen zijn dat ooit in de atmosfeer opstijgt zonder stroomvoorziening."

Het aanbrengen van een hoge spanning tussen asymmetrische elektroden genereert een intens elektrisch veld nabij de scherpe elektrode en boven een bepaalde spanning leidt tot lokale ionisatie van de lucht. "De ionen worden versneld door het elektrische veld en in hun botsingen met neutrale moleculen creëren ze een algemene beweging van de lucht van de scherpe elektrode naar de tegenelektrode, ook bekend als ionische wind, coronawind of elektrodynamische (EHD) stroom, ' legde Ieta uit.

Ionenwind is al een tijdje een bekend fenomeen - voor het eerst gemeld in 1709 en met het eerste ionische windrotatieapparaat in 1760 - maar tot nu toe is niemand erin geslaagd een ionisch windgeactiveerd apparaat te maken om te draaien en op te stijgen in de lucht. Hoewel sommigen misschien zeggen dat het effect te verwachten is, het was niet bekend of het überhaupt mogelijk was, zei Ieta.

"Ik denk dat ons onderzoek in veel opzichten uniek is, " merkte hij op. "Ik denk dat het nu gemakkelijk is om ionische rotoren te maken, en vrij eenvoudig om ionische propellers te optimaliseren en te laten vliegen. Alleen heeft niemand er zo over gedacht als wij." Verdere unieke ontwikkelingen, innovaties en bevindingen werden bereikt in samenwerking met Marius Chirita van het Roemeense Nationale Instituut voor Onderzoek en Ontwikkeling in Elektrochemie en Gecondenseerde Materie. Meer optimalisaties van de ionische roterende systemen zijn zeer waarschijnlijk in de toekomst.

"Gefeliciteerd aan Dr. Ieta en zijn team met het bereiken van deze baanbrekende doorbraak, " zei Steven Wood, associate director voor innovatie en ondernemerschap bij de SUNY Research Foundation. "De uitvinding van Dr. Ieta vertegenwoordigt 's werelds eerste ionische windaandrijving voor propeller- en rotorvleugels en zijn vindingrijkheid, uniciteit en potentiële implicaties voor de commerciële luchtvaart en drone-industrie kunnen niet genoeg worden benadrukt. Zijn vasthoudendheid en drive om te innoveren op dit gebied dienen als een goed voorbeeld van de ongelooflijke resultaten die kunnen voortvloeien uit het herkaderen van een eerder goed bestudeerd fenomeen om nieuwe toepassingen aan te pakken."

Studentenbetrokkenheid

Corona-ontladingen en ionische wind zijn al lang een onderzoeksinteresse voor Ieta, met extra interesse ontstond toen Fehmi Damkaci van de scheikundefaculteit van Oswego hem vroeg iets voor middelbare scholieren te laten zien. Toen Ieta vervolgens in 2011 deze onderzoeksrichting aan zijn studenten aan de hogeschool ter beschikking stelde, hun interesse speelde een belangrijke rol in de lopende ontwikkelingen.

"Ik liet ze doen wat ze wilden proberen, Ieta zei. "Wat ze het meest op prijs stelden, was de minder gestructureerde omgeving en de mogelijkheid om alles na te jagen wat hun verbeeldingskracht maar kon bedenken."

Studenten stelden voor misschien een object te laten draaien, wat leidde tot de eerste ionische spinners en later tot het proberen van een propellerspin en lancering. "Ze waren bij elke stap betrokken bij het oplossen van problemen, "Zei Ieta. "Vooral na de lancering van de eerste ionische propeller, het was geweldig om in het lab te zijn en dingen te doen die niemand anders had gedaan."

Terwijl een team van zes studenten van SUNY Oswego verschillende propellerontwerpen probeerde volgens enkele algemene richtlijnen, het prototype gemaakt door Nicholas Curinga was de eerste die in februari 2018 opsteeg. Ieta heeft Curinga gecrediteerd als een belangrijk onderdeel van het onderzoek, maar de doorbraak heeft de inbreng van veel studenten naast deze onderzoeksgroep met zich meegebracht.

"Ze waren allemaal enthousiast, Ieta zei. "Dit is onderzoek dat de studenten met veel plezier hebben gedaan. Ze kwamen met verschillende ideeën en probeerden dingen waar ik misschien niet aan had gedacht."

Innovaties en implicaties

Het ontbreken van een externe motor maakt dit significant en opent potentieel, zei Ieta. "De motor zelf is de propeller. Het is een heel andere benadering van voortstuwing, " hij voegde toe.

De innovatie bestond uit het gebruik van een metalen cilinder als tegenelektrode rond een propeller om het elektrische veld en de gegenereerde ionische wind te versterken. De ionische emitterelektroden op de propeller waren ontworpen met koperen tape en pinnen, terwijl de hoogspanning via een centrale as werd aangelegd. Het genereren van stuwkracht maakt in wezen gebruik van de derde wet van actie en reactie van Newton. Ionische stuwkracht leidt tot accumulatie van roterende kinetische energie totdat een eindrotatiesnelheid is bereikt.

Een paar ontwikkelingen in juni 2019 zouden het onderzoek nieuwe wegen kunnen inslaan. De Tijdschrift voor elektrostatica gepubliceerd "Electrohydrodynamic Propeller for In-atmosphere Propulsion; Rotational Device First Flight, " door Ieta en Chirita op 11 juni. Een dag later, Ieta presenteerde "Kenmerken van roterende ionische windsystemen bij en onder atmosferische druk" aan de Electrostatics Society of America-conferentie.

"Dit heeft een veelbelovende toekomst voor de boeg in termen van verfijning en versterking van de technologie, "Ieta zei, en het proof of concept en het vergroten van het bewustzijn zou het iets kunnen maken waarin bedrijven willen investeren, gezien zijn potentieel als duurzame technologie. "Ik denk dat er veel waarde in het werk zit."

Ieta en student-onderzoekers zijn al begonnen met het uitproberen van verbeteringen. Bijvoorbeeld, twee propellers op dezelfde as plaatsen, in tegengestelde richtingen bewegen, zou de stuwkracht kunnen versterken en werken aan het optillen van zwaardere objecten zonder impulsmoment toe te voegen dat het lichaam zou draaien.

Mogelijke ontwikkelingen zijn onder meer ionische drones, nieuwe ionische motoren, ionische ventilatoren, sensoren, lineaire motoren en zelfs wetenschappelijk speelgoed en demotools. Ieta heeft met succes een kleine speelgoedauto getest met deze technologie, het soort ontwikkeling dat deze technologie zou kunnen gebruiken om de aandacht te trekken van een generatie toekomstige wetenschappers.