Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Máy bay đầu tiên trên thế giới hoạt động bằng ổ đĩa ion nhưng không có chi tiết động (25/12/2018)

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Hoa Kỳ đã chế tạo được động cơ máy bay không có chi tiết động, không sản sinh khí thải độc hại và cũng không gây tiếng ồn. Để làm được điều đó, nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh công nghệ trước đây chỉ được áp dụng cho tàu vũ trụ để cung cấp năng lượng cho chuyến bay trên Trái đất.

Một bản thiết kết chiếc máy bay MIT được đẩy bởi gió ion. Hệ thống này có thể được sử dụng để đẩy máy bay không người lái nhỏ và thậm chí là máy bay hạng nhẹ, như là một phương án thay thế cho động cơ đẩy nhiên liệu hóa thạch (Ảnh: Sáng kiến Máy bay Điện MIT)

Ổ đĩa ion đã được sử dụng trên tàu vũ trụ từ những năm 1960 và hoạt động bằng cách bắn ra dòng hạt tích điện để đẩy tàu về phía trước. Ổ đĩa ion không thải cacbon, ít hỏng hóc và chi phí bảo dưỡng cũng thấp hơn so với động cơ thông thường bởi chúng không có cánh quạt, tuabin hoặc máy bơm nhiên liệu dễ bị hỏng. Vấn đề duy nhất cho đến nay là lực hút của Trái đất, lực đẩy được tạo ra bởi ổ đĩa không đủ vượt qua trọng lượng của pin cần để cấp năng lượng cho pin.

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature, mở ra triển vọng chế tạo máy bay không người lái không phát ra tiếng ồn trong tương lai rất gần. Với những cải tiến về vật liệu và khả năng chuyển đổi năng lượng, máy bay có người lái không phát ra tiếng ồn và cuối cùng là các chuyến bay thương mại sắp được thực hiện. Trên thực tế, đột phá này có thể là bước đầu tiên trong việc thay đổi cách chúng ta bay vòng quanh thế giới trong tương lai.

Tất cả các động cơ máy bay đều hoạt động bằng cách đẩy thứ gì đó về phía sau để máy bay di chuyển về phía trước. Thông thường đây là không khí, cho dù là không khí lạnh được tạo ra bởi cánh quạt điện hay không khí nóng từ động cơ phản lực. Thay vào đó, lực đẩy ion phân tán các hạt tích điện hoặc ion được tạo ra tại khoảng cách giữa hai điện cực nhờ điện áp cao. Các ion tương tác với không khí, tạo ra một luồng ion theo chiều ngược lại, đẩy máy bay về phía trước.

Như với máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời được điều khiển bởi cánh quạt, công nghệ ổ đĩa ion được cấp điện nên không cần mang theo nhiên liệu, mà chỉ cần pin chứa đầy hạt tích điện. Nghiên cứu mới nêu rõ với một số thay đổi thông minh cho thiết kế pin và phương thức chuyển đổi điện năng, thì có thể giảm trọng lượng pin đủ để công nghệ này trở nên thực tế.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện 10 chuyến bay bằng máy bay có sải cánh dài 5m, nặng gần 2,5 kg. Thời gian bay lên đến 9 giây trong phạm vị khoảng cách là 45m với tốc độ bay là 5m/giây. Tuy nhiên, việc cải tiến hơn nữa vật liệu, công suất điện tử và tối ưu hóa khung máy bay có thể cho phép bay nhanh và dài hơn. Ngoài ra, các tấm pin mặt trời cũng có thể được sử dụng để cấp điện cho ổ đĩa ion.

Một trong những lợi thế lớn của máy bay chạy bằng ổ đĩa ion là gần như không phát ra tiếng ồn. Vì vậy, công nghệ sẽ được ứng dụng đầu tiên cho máy bay không người lái. Thiếu các chi tiết động sẽ tạo thuận lợi cho việc thu nhỏ hệ thống cho máy bay kích thước nhỏ hơn và dễ dàng mở rộng quy mô. Nhưng máy bay lớn hơn cũng sẽ cần có nhiều điện năng hơn. Để chế tạo máy bay chạy bằng ion, sẽ cần tăng khối lượng điện năng tương ứng với kích thước của chiếc máy tăng gấp 300 lần.

Nguồn: N.P.D (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 30/11/2018