星际迷航的序曲：“离子风”无人机究竟带来了什么？
2018-12-10 19:16来源:脑极体//
原标题：星际迷航的序曲：“离子风”无人机究竟带来了什么？
在入门级科幻《三体》中，曾描绘过这样一个场景：人们生活在一千多米深的地下，城市建筑物在树状枝干上错落排开，出行方式则是通过一个伞状的背包式装置，凭借两个同轴螺旋桨的无声转动悬浮在空中。
无数的“竹蜻蜓”在城市中穿行，满满的科幻感让刚从185年的冬眠中苏醒的“土包子”主人公泪流满面。。。
面对这样淳朴的主人公，真的很想像马景涛一样抓着他的肩膀使劲儿摇：8012了，放弃螺旋桨和涡轮吧，离子风无人机了解一下吗？
我说的正是前不久麻省理工学院刚刚研发成功的、全球首架以增压空气提供动力的飞机。
这项技术的神奇之处在于，它不是依靠引擎、螺旋桨等传统推进装置产生飞行动力，而是通过“离子风”（ionic wind）为飞机提供升力，妥妥的《星际迷航》既视感好吗？
“离子风”无人机是如何工作的？
“离子风”，简单来说就是让空气在流动时带有被电离了的分子，这其实是一个早就被应用广泛的技术。
比如离子吹风机、离子风净化器、离子风散热等等，但是，用离子风取代燃料来直接驱动飞机，还真是“历史性”事件。
麻省理工学院的研究人员，将轻型电线组成的平行电极放置在飞机前方。机翼后缘装有较厚的电线作为负极，机身装载一组锂聚合物电池。
在飞行时，该电极可以产生高达正电极20,000伏特的电压，用来增压飞机周边的空气，并从空气分子中剥离带负电荷的离子。
当离子由正电荷向飞机后方的20,000伏特负电荷移动时，离子与其他空气分子发生数百万次的碰撞，从而产生“离子风”（ionic wind）来驱动飞机。
此前，“离子风”只能让小物体在空中短暂悬浮，但麻省理工这架“离子风”无人机则重达2.45公斤，翼展长5米，能够以每秒4.8米速度飞行55米。
换句话说，以前的“离子风”只能小打小闹，而新技术可以用更强劲的离子流让轻型无人机摆脱地心引力，持续稳定飞行。
技术搭台，产业唱戏：“离子风”吹散的和重建的
翻开外网，对于这一新技术都是铺天盖地地夸，很多科学家纷纷送出拇指鲜花，各大航空公司也都高度重视。那么，“离子风”无人机的成功研制，究竟有哪些意义呢？
论文的通讯作者、麻省理工学院航空航天学院副教授史蒂文・巴雷特认为，这为开发出更安静、机械结构更简单且没有燃烧排放的飞机提供了可能性，最终将改变航空业的面貌。
所以到底是改变了什么面貌啊摔？！别急，到了这里必须给大家整得明明白白的。
简单来说，“离子风”无人机会带来两方面的重大改变：
一是去燃油化。
燃油成本一直是航空公司最大的成本项，航空燃油价格的持续飙升，成本最终还是以燃油附加费等形式摊销在乘客身上。
而离子风推进技术如果与传统推进系统相结合，就可以制造出高燃油效率的混合型客机。
也就是说，离子风技术的应用，不仅让航司对燃油的依赖大大降低，票价也会随之下降，而且可以大幅度减少燃油飞机的碳排放，飞行全程也安静如鸡没有一丝噪音，带来商业与环境的双重利好。
二是造新门槛。
众所周知，作为飞机的心脏，动力引擎直接影响着飞机的性能、可靠性及经济性，技术门槛很高，因此也长期处于技术垄断状态。
目前，只有美国、俄罗斯、英国、法国等少数几个国家能够独立研制高性能航空发动机。
在技术孤立思潮的大环境下，离子风这样的新技术显然能打破垄断的僵局，为严丝合缝的航空产业撬开新的可能性。
新晋国家对离子风技术的重视和押注，就有机会在核心领域弯道超车，更重要的是将安全性和话语权掌握在了自己手中。
离子风与中国的故事
既然“离子风”技术如此重要，那中国有什么相关储备吗？
其实早在2012年，中国首台离子发动机就已经在被装载在“实践九号”卫星上进行在轨飞行试验了。
不过航空与地面的离子风应用区别是，在太空无重力环境下，离子推进器不需要给很大的推力，就可以让飞船的速度持续增加。而在地球上，“离子风”在短时间内还不能满足小型客机的飞行推力。
当然，现在讨论离子风飞机、飞船之类的话题，都太过遥远了。麻省理工设计的离子风推进系统的总体输出效率仅为2.5%，远低于常规飞机。
不过与载人飞行器相比，固定式推进系统更易于小型化，也是更适合“离子风”技术的场景。
比如取代旋翼来驱动小型无人机，甚至是非常小的飞行器，加上静音、蓄能之类的优势，背后隐藏着很多我们无法想象的用途。
随手举几个例子，离子风无人机可以安静飞行，也没有螺旋翼等危险系数高的装置，可能会让城市无人机解禁；又或者是借助其无限期悬停在高空的优势，进行城市环境监测和辅助无人驾驶。
不过，想从实验室走到市场，中间还要经历九九八十一劫，每一步都不能出错。在这方面，中国最直观的优势是，技术的底层位面与智能物联网产业端都已经做好了准备，并充满了饥饿感。
