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テクノロジー

MIT、イオン風で推進する飛行機の飛行実験に成功 78

ストーリー by headless
推進 部門より
MITの研究グループがイオン風で推進する飛行機の実験機を作成し、飛行実験に成功した(MIT Technology Reviewの記事Ars Technicaの記事Natureの記事論文アブストラクト)。

イオン風は大小2つの電極間に高電圧を加えることで発生するコロナ放電により、大きい電極に向けて飛ぶイオンが空気分子と衝突して発生する。このアイディアは1960年代から存在したが、継続的な飛行に必要な推力は得られないとの結論に達していたという。しかし、MITのスティーブン・バレット教授は2009年に可能性を見出し、9年かけて研究を続けてきたそうだ。

実験機は重量2.45kg、翼幅5m。翼の下には前方に細い針金のレール、後方に金属箔のレールが組になった一連の電極が取り付けられており、針金に+2万ボルト、金属箔に-2万ボルトを印加してイオン風を発生させる。実験は風のない体育館内で行われ、実験機をカタパルトで射出している。そのため、推進装置を使用しなくても10mほど飛行するが、推進装置を使用することで60mの飛行に成功したとのこと。

現時点では積み荷なしで12秒間飛行できただけで、長距離飛行の実現までには先が長い。しかし、短距離で小さな荷物を運ぶドローンなどの場合、静音化も実現できるイオン風による推進装置がゲームチェンジャーになる可能性が高い。また、ジェットエンジンと組み合わせて航空機の空気抵抗を減少させるといった用途も可能性があるとのことだ。

  • Suppl. Info.の動画がコンパクトで効果の有無がわかりやすいですかね.

    イオン推進あり
    https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41586-018-070... [springer.com]

    イオン推進無し
    https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41586-018-070... [springer.com]

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 20時06分 (#3520294)

    ドローンで荷物を運ぶのに、こいつが使えそうな未来を想像できないのですが。
    短距離で小さな荷物を運ぶドローンに求められるのは、その場で滞空出来たり、垂直に離着陸できる性能じゃないのかな。
    そのためには推力が何桁か足りない気がしますが、今後大幅に改善見込みがあるのでしょうか。

    電圧をいまより桁のオーダーで上げると空気の絶縁破壊を起こすだろうし、今でも気体の大部分を推進装置が占めてるので、推進装置の体積を大きくすることも難しい。
    それなのにゲームチェンジャーになる可能性が"高い"とする根拠はあるのでしょうか?

    ここに返信
    • ほかの方法が見当たらないから、相対的に「高い」くらいなものかも?
      ま、よくわからない外野は、生暖かく見守っとけば?w

      今までは推力にはならんといわれていた方法が、実は推力にはなると実証されたのであれば、それをきっかけに、これからみんながよってたかって性能を向上させていく未来があり得るんだから。

      # やっぱムリ、という未来ももちろんあり得るけど。

    • by Anonymous Coward

      ドローンてよりガルダ/アウドムラみたいな無着陸機向けに
      どんなに実装技術が上がっても離陸やきっつい逆風には通常エンジン別に必要になるだろうけど

    • by Anonymous Coward

      根拠が想像できるようでは、すぐに特許はとられてるだろ。
      「最初の足掛かりは俺たちがやってきたんだぞ」
      というアピールとしてみれば、日本はこのチャレンジ精神に後れを取るかもな。
      まあ、今の日本企業じゃこの手の先行研究には、なかなか金ださないしなぁ。

      #もっと重大な(根拠的)発表がされた時にはもうガチガチに脇が固められています。

    • by Anonymous Coward

      > ドローンで荷物を運ぶのに、こいつが使えそうな未来を想像できないのですが。

      現在、社会浸透用途の航空ドローンに求められているのが次のブレイクスルーです
      ・小型化
      ・静穏化
      ・安全性

      このうち静穏化と安全性で最大のネックになっているのが「プロペラ推進」です。
      今回の実験は、このプロペラ推進を代替する、または依存性を大幅に低減する新方式の可能性について実証されたわけです。

      また小型化のネックになっている積載能力とのトレードオフについても
      単に新方式を併用することで、改善が見込まれるでしょう。

    • by Anonymous Coward

      タレコミにもドローンはうるさいって書いてあるじゃん。実際、ドローンは騒音対応できなきゃ都市での運用は不可能だと思うよ。

      • by Anonymous Coward

        静かに空に浮かんで移動したいなら、いまでも飛行船というものがあるのでは?
        十分な浮力を得るにはボディーが大きくなりすぎる故、弱い風でも容易に流されてしまい、実務用途には向かないが。
        イオンクラフトも推力の弱さ故にボディをかなり大きなものにしなければならず、同様の欠点を持つことになると思うが。

    • by Anonymous Coward

      > 短距離で小さな荷物を運ぶドローン

      まずその思い込みが。

    • by Anonymous Coward

      初飛行12秒でこうして否定されるのがいかにもライト兄弟ぽくて良いですね。
      私のフトコロは痛まないし、別の技術に応用されるかもしれないので、
      どんどん研究して先鞭を著けていただきたい。

    • by Anonymous Coward

      プロペラの回転を止めると静かだから暗殺には最適だと思う。

      • by Anonymous Coward

        プロペラだって、この程度の推力でいいなら静かなもんだよ。
        実験は自力で離陸もできない程の推力なんだから。
        イオンクラフトだって、今のドローン並みの出力を(どうにかして)出せるようになったら、
        どうしたって風切り音が発生して、結局うるさくなるだろう。

        • by Anonymous Coward

          コロナ放電だかなんだか起こるらしいんで、騒音もあるだろうけどそれ以上にオゾン臭くなりそう。

  • みたいな仕組みで飛ばないかな。もちろん超高空で。
    イオン推進はどうしてもイオナイザーに無駄なパワー使っているような気がする。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      成層圏プラットフォーム間用のなら何とかなりそうな気も…?

  • ヒコーキかと思った

    セブン&アイなマークが付いた、ヨーカドーふうとか無いのか(残念
    --

    ------------
    惑星ケイロンまであと何マイル?
    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 19時14分 (#3520271)

    オゾン臭くなりそう

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 19時17分 (#3520272)

    継続的な飛行に必要な推力は得られないとの結論が本当に覆されたのか?
    (ブラウン管TVのフライバックトランスを搭載した模型飛行機を作れるのか?)

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 19時18分 (#3520273)

    いままでのイオンクラフトでは、もっぱら浮力にイオン風を使っていたけど、これは推進力にしているところが新しいのか。

    そういえば、イオンクラフトを真空中で飛ばす実験というのがあった。空気を抜いていくと途中から放電してしまい実験は失敗。でも、うまく絶縁すると真空中でも飛ぶというのは本当だろうか?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      https://gigazine.net/news/20181122-mit-ion-drive-plane/ [gigazine.net]
      >出力500ワットのリチウムイオン電池を搭載し、昇圧器を使って2万ボルトの電圧を作り出します。

      だってさ。

      #ムー的世界だとB-2に実装済みらしいけど

    • by Anonymous Coward

      イオンエンジンってものもあるのだから、ありえるんじゃない?

      • by Anonymous Coward

        イオンエンジンは本体から直接重いイオン流を吐き出す反動だから、ぜんぜん違う。

        所謂イオンクラフトのイオン風推進って、
        * コロナ放電で空気分子の電離、
        * 非対称の電極で推進力(浮力)のイオン流を得て、
        * 周りの空気を引きずって(ダイソン扇風機w)それなりの空気流、
        って感じだったかと。
        真空で飛ぶとしても電子流の反動だけだろうし、大きな力は期待できんな。

        # イオンクラフト懐かしいなぁ。
        # ブラウン管TVのアノード電源だと、1~2グラムを浮かすのでやっとだったっけ。
        # 一時リフターと称して復活してたな。
        # 今時の中高生は昔の壊れTVみたいなのがその辺にないだろうし、簡単に実験できんだろうな。

        • 正極で窒素分子をイオン化、負極においで~ は分かるんだけど、負極の方では何かイオン化されてたりするんかな? だと正極に引きつけられるついでにダイソン扇風機して効果減になりそうだが。

          • イオン化するかどうかは電極の形状が効くから正負は関係ないんじゃない?

            --
            the.ACount
          • by Anonymous Coward

            たぶん逆むきのイオン流も生じてるでしょ。
            そいつらのイオン径や質量、あと電極の形状の効果とかで
            相殺した結果として推進力を取り出してるってことかと。
            効率はかなり悪そうだな。

          • by Anonymous Coward

            電極構造が非対称になっていて、片側(エミッター側)が極細のワイヤー、反対側(コレクター側)が幅広い電極になってます。
            前者の方(曲率の大きい方)が電場が圧倒的に強くなるので、前者側では放電が起きますが後者の側では放電は起きず、常に一方のみでイオンが発生します。

    • by Anonymous Coward

      真空中だと動かすイオンがないから、蒸発した電極の質量や放電した電子の質量分しか力が出ないとかありえそう。

  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 19時50分 (#3520290)

    動画を見ると複葉機の雰囲気がするので、もしも荷物を運ぶとしたら
    「ノルデン式照準器のAI風味」が、
    ある意味いい感じがするw

    あくまで民生品での話

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 21時05分 (#3520317)

    一瞬スーパーの話かと思った
    スーパーの方のイオンがなんかブラックフライデー始めたみたいだけど…
    ハロウィンよりこっちのほうが定着してほしい

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 21時47分 (#3520327)

    「航空機の空気抵抗を減少させるといった用途も可能性がある」
    トヨタのアルミテープと似た理屈?
    信じてないけど。

    ここに返信
    • プラズマを用いた流体制御(プラズマアクチュエータ)ってのがありまして,結構長いこと研究はされています.
      #原始的なやつも入れると,数十年やってるんでは.

      気体表面近傍にそこそこ強い流れを自在にOn/Offできるので,機体表面の流れが重要になる様々な現象のコントロールが可能に.
      翼からの流れの剥離を抑制して失速しにくくなるとか,揚力増やすとか,超音速機での衝撃波の抑制とかの話は聞いた覚えが.
      (ただ,エネルギー効率は低いんで,その辺が課題)

  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 22時17分 (#3520338)

    ドローンのようなバッテリー駆動は無理でも、衛星軌道上から高出力のマイクロ波を送信すれば、大陸間の無人輸送機として活躍できるかも?

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月23日 22時56分 (#3520357)

    海水中に電荷流して磁場掛けて進むとかいう船なら昔見た気が。
    とんでもないなとか思ってたけど、今度は飛んだのか。
    どちらにせよ、地に足着いてない感じだが。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月24日 6時51分 (#3520411)

    むき出しの電極で放電しながら飛ぶということは、雷を呼びやすいような…。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年11月24日 13時42分 (#3520482)

    なんで誰もこれがリフターを横向きにしたものだって気づかないわけ??

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      リフターって何?
      知らないから気付きようがない

    • 全員が気づいているかはともかくとして、気づいている人はそこそこ居ると思うけど。
      #元文献にもあるように、効果自体が既知なことは自明なわけで。

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アレゲはアレゲを呼ぶ -- ある傍観者

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