Stel je een vliegtuigmotor voor zonder bewegende delen, produceert geen schadelijke uitlaatgassen en maakt geen geluid. Dat is wat onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in de VS hebben gecreëerd door een technologie aan te passen die voorheen alleen in ruimtevaartuigen werd gebruikt, zodat deze de vlucht over de aarde kan aandrijven.

Ionenaandrijvingen worden sinds de jaren zestig in ruimtevaartuigen gebruikt en werken door een stroom geladen deeltjes af te vuren die het vaartuig voortstuwen. Naast CO2-neutraal, ze gaan minder snel stuk en zijn goedkoper in onderhoud dan conventionele motoren omdat ze geen propellers hebben, turbines of brandstofpompen kapot gaan. Het enige probleem was dat, in de zwaartekracht van de aarde, de stuwkracht die door de aandrijving werd geproduceerd, was niet genoeg om het gewicht van de batterijen te overwinnen die nodig waren om ze van stroom te voorzien. Tot nu.

Het tijdige nieuwe onderzoek, gepubliceerd in Natuur , maakt de weg vrij voor de mogelijkheid van stille drones in de zeer nabije toekomst. Met verdere vooruitgang in materialen en stroomconversie, stille bemande vliegtuigen en uiteindelijk commerciële vluchten zouden ook aan de horizon kunnen zijn. In feite, deze doorbraak zou de eerste stap kunnen zijn in het veranderen van de manier waarop we in de toekomst allemaal over de wereld vliegen.

Alle vliegtuigmotoren werken door iets naar achteren te duwen, zodat het vaartuig vooruit gaat. Meestal is dit lucht, of het nu koude lucht wordt aangedreven door elektrische propellers of hete lucht wordt afgevuurd door straalmotoren. Ionenvoortstuwing zendt in plaats daarvan geladen deeltjes of ionen uit die worden gegenereerd in de opening tussen twee elektroden met een hoge spanning ertussen. De ionen interageren met de lucht, het creëren van een ionische wind die achteruit wordt gestuurd, voortstuwen van het vliegtuig.

Net als bij propellervliegtuigen op zonne-energie, ion-aangedreven vaartuigen worden aangedreven door elektriciteit en hoeven dus geen brandstof te vervoeren, anders dan batterijen gevuld met geladen deeltjes. Het nieuwe onderzoek toont aan dat, met enkele slimme aanpassingen aan de batterijopstelling en de manier waarop de elektrische stroom wordt omgezet, het is mogelijk om het batterijgewicht voldoende te verminderen om deze technologie te laten vliegen.

Compromisontwerp:

Een vaartuig met een ionenaandrijving heeft ook een groot front nodig om de ionische wind op de juiste manier op te wekken. Maar dit zou het vliegtuig meestal zwaarder maken, dus moesten de onderzoekers deze tegenstrijdige beperkingen in evenwicht brengen. Ze ontwierpen een spanwijdte die klein genoeg was om risico's te verminderen en het testen goedkoper en gemakkelijker te maken, terwijl ze groot genoeg zijn om standaard afstandsbedieningscomponenten te gebruiken.

De onderzoekers vlogen tien vluchten met een vliegtuig met een spanwijdte van 5 meter, met een gewicht van minder dan 2,5 kilogram. Ze konden het tot 9 seconden vliegen over een afstand van 45 meter met een snelheid van 5 meter per seconde. Het vaartuig had ongeveer 20 seconden nodig om zijn kracht op te bouwen en werd vervolgens gelanceerd met behulp van een mechanisch bungee-systeem.

Hoewel deze vluchttijd en afstand misschien niet veel lijkt, de onderzoekers wijzen erop dat ze eigenlijk vergelijkbaar zijn met die van de eerste vlucht van vliegtuiguitvinders, de Wright Brothers in 1903. Verdere vooruitgang boeken op het gebied van materialen en vermogenselektronica, en het optimaliseren van het casco, waardoor het vaartuig sneller en langer kan vliegen. Het kan ook mogelijk zijn om zonnepanelen te gebruiken om de elektriciteit op te wekken die nodig is om de ionenaandrijving van stroom te voorzien.

Een van de grote voordelen van een ion-aangedreven vaartuig is de bijna nul geluidsniveaus. Het is dus waarschijnlijk dat de technologie zijn eerste toepassing zal vinden in stille drones. Het ontbreken van bewegende delen zou het relatief eenvoudig moeten maken om het systeem naar beneden te schalen voor kleinere vaartuigen en het gemakkelijker te maken om op te schalen. Maar grotere vaartuigen hebben ook een grotere krachttoename nodig. Om een ​​ion-aangedreven passagiersvliegtuig te bouwen, zou je de hoeveelheid vermogen moeten vergroten ten opzichte van de grootte van het vaartuig, met een factor 300.

Maar kijk eens hoe ver we zijn gekomen sinds de eerste vlucht van de gebroeders Wright. De lucht kan de limiet zijn met deze nieuwe technologie.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.