人类自古以来一直有一个梦想，
能像鸟儿一样在蓝天上翱翔。
为此人类伤透了脑筋，
如何才能拥抱蓝天，奔向太阳。
中国人发明了风筝，
用一根细丝连着地上的人与天空；
欧洲人发明了热气球，
成为了冒险者的爱好与时尚；
直到20世纪初动力飞机的发明，
莱特兄弟翻开了全新篇章。
图片来源于网络
美国麻省理工Steven Barrett课题组，
为我们展示了一款特殊的飞机。
机身5米，重2.45公斤，
在学校的体育馆内完成了首次飞行，
试飞平均高度0.47米，持续飞行60米。
图片来源：Nature
这么短的试飞距离，
有什么稀奇？
要知道，
一百多年前，
莱特兄弟的“飞行者”1号的试飞成绩是260米。
Nature 杂志封面，
为什么会刊登这个“大号玩具”？
图片来源：Nature
这驾飞机的特别之处，
在于它飞行过程中不需要任何运动部件，
而且还能获得动力。
它没有发动机，
也没有涡轮和螺旋桨；
不需要消耗燃料，
也不会产生噪音与废气。
滑翔机？
不不不，
它是一架货真价实的动力飞机。
MIT的研究者展示了这样一种可能：
利用高压将空气电离，
形成“离子风（ionic wind）”，
推动飞机。
没有引擎的动力飞机。图片来源：Nature
“离子风”是什么黑科技？
这涉及“电空气动力学（EAD）”领域。
简单来说，
在电极之间施加电压，
电流在薄电极和厚电极之间通过时产生风，
在外加电场的影响下，
加速离子的动量与流体的动量耦合，
在离子流的相反方向上产生推力。
这种技术，
据说已被NASA用于外太空的航天器，
可帮助进行航向的微小修正。
但用于驱动飞机，
必须产生足够的推力以克服空气阻力，
还有自身重力，
此前还无人涉及。
离子风原理示意图。图片来源：Nature
大约在九年前，
Barrett开始着手设计这种新型飞机，
到底要看看，
“离子风”能否把飞机“吹”起。
离子风原理示意图。图片来源：Nature
研究者尝试了十次飞行，
用来证明它的可重复性。
在5米范围内，
“离子风”将飞机加速到每秒5米，
在剩余的55米飞行空间内自由飞行。
持续时间为8-9秒，
平均飞行高度0.47米，
“离子风”稳定地推动飞机。
单次飞行轨迹和速度计算。图片来源：Nature
在实验室尺度上，
推动力与功率之比可以高达50 N kw-1。
与之相比，喷气发动机约为3 N kw-1，
直升机旋翼约为50 N kw-1。
推力功率比的增加导致推力密度的降低，
研究者最终采用四组并联电极的两级结构，
可以同时获得3 N m-2的推力密度，
和6.25 N kw-1的推力功率比。
飞机设计图。图片来源：Nature
EAD可以用于更安静的小型飞行器设计，
它们几乎不发出声音，
无需消耗燃料，
当然也不会排放温室气体，
减轻当前飞机推进系统对环境的有害影响，
有希望让飞机与城市环境联系更紧密。
推进系统电极示意图。图片来源：Nature
这只是个概念证明，
“我们还有很长的路要走，
而且我们需要改进很多，
才能走向实用。”
Barrett坦陈心意。
他们还会改进这种EAD推进技术，
提高整体效率。
另一个挑战是提升推力密度，
现在的原型机只是无人机，
真正的飞机，
必须能够携带人类，
而不只是电池、变压器和遥控器。
视频来源：Nature [1]/ MIT[2]
无论如何，
这是一次可敬的尝试，
创造力，不逊百年前的莱特兄弟。
衷心希望，
这种“新概念”机器，
能载着人类和人类的飞翔梦想，
飞起！
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Flight of an aeroplane with solid-state propulsion
Nature, 2018, 563, 532–535, DOI: 10.1038/s41586-018-0707-9
参考资料：
1.https://www.nature.com/articles/d41586-018-07485-9
2.http://news.mit.edu/2018/first-ionic-wind-plane-no-moving-parts-1121
（本文由小希供稿）
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