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Avión propulsado por 'viento iónico': un avión que no tiene parte móvil

El avión ha sido diseñado que no dependerá de combustibles fósiles o batería, ya que no tendrá ninguna parte móvil.

Desde el descubrimiento de avión hace más de 100 años, cada vuelo La máquina o avión en el cielo vuela utiliza partes móviles como hélices, motores a reacción, palas de turbinas, ventiladores, etc. que obtienen energía de la combustión de combustibles fósiles o mediante el uso de baterías que pueden producir un efecto similar.

Después de casi una década de investigación, los científicos aeronáuticos del MIT han construido y hecho volar por primera vez un avión que no tiene partes móviles. El método de propulsión utilizado en este avión se basa en el principio del empuje electroaerodinámico y se denomina 'viento iónico' o propulsión iónica. Así, en lugar de las hélices, turbinas o motores a reacción utilizados en los aviones convencionales, esta máquina única y ligera funciona con "viento iónico". El "viento" se puede producir pasando una fuerte corriente eléctrica entre un electrodo delgado y uno grueso (alimentado por baterías de iones de litio), lo que da como resultado la ionización del gas, produciendo partículas cargadas que se mueven rápidamente llamadas iones. El viento iónico o flujo de iones choca contra las moléculas de aire y las empuja hacia atrás, dando al avión el impulso para avanzar. La dirección del viento depende de la disposición de los electrodos.

La tecnología de propulsión iónica ya es utilizada por NASA en el espacio ultraterrestre para satélites y naves espaciales. En este escenario, dado que el espacio es vacío, no hay fricción y, por lo tanto, es bastante sencillo impulsar una nave espacial para que avance y su velocidad también aumenta gradualmente. Pero en el caso de los aviones en la Tierra se entiende que nuestro del planeta La atmósfera es muy densa para conseguir iones que impulsen un avión sobre el suelo. Esta es la primera vez que se prueba la tecnología de iones para hacer volar aviones en nuestro avión. Fue un desafío. En primer lugar, porque se necesita suficiente empuje para mantener la máquina en vuelo y, en segundo lugar, el avión tendrá que superar la resistencia del aire. El aire se envía hacia atrás, lo que luego empuja al avión hacia adelante. La diferencia crucial con el uso de la misma tecnología iónica en el espacio es que la nave espacial debe transportar un gas que será ionizado porque el espacio es vacío, mientras que un avión en la atmósfera terrestre ioniza el nitrógeno del aire atmosférico.

El equipo realizó múltiples simulaciones y luego diseñó con éxito una aeronave con una envergadura de cinco metros y un peso de 2.45 kilogramos. Para generar un campo eléctrico, se colocaron un conjunto de electrodos debajo de las alas del avión. Estos consistían en alambres de acero inoxidable cargados positivamente frente a una rodaja de espuma cargada negativamente cubierta de aluminio. Estos electrodos altamente cargados se pueden apagar por control remoto por seguridad.

El avión fue probado dentro de un gimnasio lanzándolo con un bungee. Después de muchos intentos fallidos, este avión pudo propulsarse para permanecer en el aire. Durante 10 vuelos de prueba, el avión pudo volar hasta una altura de 60 metros sin el peso de un piloto humano. Los autores buscan aumentar la eficiencia de su diseño y producir más viento iónico utilizando menos voltaje. El éxito de un diseño de este tipo debe probarse ampliando la tecnología y eso puede ser una tarea ardua. El mayor desafío sería que si el tamaño y el peso del avión aumentaran y cubrieran un área más grande que sus alas, el avión requeriría un empuje mayor y más fuerte para mantenerse a flote. Se pueden explorar diferentes tecnologías, por ejemplo, haciendo que las baterías sean más eficientes o tal vez utilizando paneles solares, es decir, encontrando nuevas formas de generar los iones. Este avión utiliza el diseño convencional para aviones, pero puede ser posible probar otro diseño en el que los electrodos puedan dar forma a la dirección de ionización o se pueda conceptualizar cualquier otro diseño novedoso.

La tecnología descrita en el estudio actual podría ser perfecta para drones silenciosos o aviones simples porque los drones que se utilizan actualmente son una gran fuente de contaminación acústica. En esta nueva tecnología, el flujo silencioso genera un amplio empuje en el sistema de propulsión que puede impulsar el avión sobre un vuelo bien sostenido. ¡Esto es único! Un avión de este tipo no necesitará combustibles fósiles para volar y, por lo tanto, no generará emisiones contaminantes directas. Además, en comparación con las máquinas voladoras que usan hélices, etc., esto es silencioso. El novedoso descubrimiento se publica en Naturaleza.

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{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Xu H y col. 2018. Vuelo de un avión con propulsión de estado sólido. Naturaleza. 563 (7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9

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Equipo SCIEU
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