Ora gli ingegneri del MIT hanno costruito e fatto volare il primo aereo in assoluto senza parti mobili. Invece di eliche o turbine, l’aereo leggero è alimentato da un “vento ionico“, un silenzioso ma potente flusso di ioni prodotto a bordo dell’aereo, che genera una spinta sufficiente a spingere l’aereo a volare a velocità costante.
A differenza degli aerei a turbina, questo velivolo non fa uso di combustibili fossili per volare e a differenza dei droni a propulsione, il nuovo design è completamente silenzioso. “Questo è il primo volo in assoluto di un aereo senza parti mobili nel sistema di propulsione“, afferma Steven Barrett, professore associato di aeronautica e astronautica al MIT. “Questo ha potenzialmente aperto nuove e inesplorate possibilità per gli aerei che sono più silenziosi, meccanicamente più semplici e non emettono emissioni di combustione“. Tali sistemi di propulsione a vento ionico potranno in futuro essere utilizzati per pilotare meno droni rumorosi.
Barrett dice che l’ispirazione per l’aereo ionico proviene in parte dalle serie televisive e cinematografiche, tra cui Star Trek. Gli ingegneri erano particolarmente attratti dalle futuristiche navicelle che sfioravano senza sforzo l’aria, con apparentemente nessuna parte in movimento e quasi nessun rumore o scarico di composti. “Questo mi ha fatto pensare, nel futuro a lungo termine, che gli aerei non dovrebbero avere eliche e turbine“, dice Barrett. “Dovrebbero essere più simili alle navette di Star Trek, che hanno solo un bagliore blu e scivolano silenziosamente“.
Il team
Al team del progetto di Barrett appartengono membri del gruppo di ricerca sull’elettronica del professor David Perreault nel Laboratorio di ricerca di elettronica, che progettò un alimentatore che convertisse l’uscita delle batterie in una tensione sufficientemente alta da spingere l’aereo.
Inoltre, ha collaborato anche lo staff del Lincoln Laboratory Thomas Sebastian.
Mark Woolston ha testato l’aereo in più voli di prova in tutta la palestra del duPont Athletic Center del MIT, il più grande spazio interno che potevano trovare per eseguire i loro esperimenti. La squadra ha fatto volare l’aereo per una distanza di 60 metri, la distanza massima all’interno della palestra, e ha rilevato che l’aereo produceva abbastanza spinta ionica per sostenere il volo per tutto il tempo. Hanno ripetuto il volo 10 volte, con prestazioni simili.
L’aereo ionico
Circa nove anni fa, l’ingegnere iniziò a cercare modi per progettare un sistema di propulsione per questi aerei apeciali. Trovò risposta nel “vento ionico”, noto anche come spinta elettroaerodinamica, un principio fisico che fu identificato per la prima volta negli anni ’20 e descrive un vento, o spinta, che può essere prodotto quando una corrente passa tra un elettrodo sottile e uno spesso.
Se viene applicata una tensione sufficiente, l’aria tra gli elettrodi può produrre una spinta sufficiente a spingere un piccolo aereo. Per anni, i progetti sono stati per lo più limitati a piccoli “sollevatori” legati a grandi alimentazioni di tensione che creano abbastanza vento da permettere a una piccola imbarcazione di librarsi brevemente nell’aria. Si è in gran parte ipotizzato che sarebbe stato impossibile produrre abbastanza vento ionico per spingere un aereo più grande su un volo sostenuto.
L’aereo, che pesa circa 5 chili e con un’apertura alare di 5 metri, trasporta una serie di fili sottili, posti come recinzioni orizzontali lungo e sotto la parte anteriore dell’ala dell’aereo. I fili agiscono come elettrodi a carica positiva, mentre fili più spessi posizionati lungo la parte posteriore dell’ala dell’aereo, fungono da elettrodi negativi. La fusoliera dell’aereo contiene una pila di batterie ai polimeri di litio.
In questo modo, le batterie forniscono elettricità a 40.000 volt per caricare positivamente i cavi tramite un convertitore di potenza leggero. Una volta che i fili sono energizzati, agiscono come un magnete gigante che attira limature di ferro. Le molecole d’aria ionizzate sono a loro volta attratte dagli elettrodi caricati negativamente sul retro dell’aereo.
Mentre la nuova nube di ioni scorre verso i fili carichi negativamente, ogni ione si scontra milioni di volte con altre molecole d’aria, creando una spinta che muove l’aereo in avanti.