Voor het eerst heeft een vliegtuig zonder bewegende onderdelen de grond verlaten. Het vliegtuig, ontworpen door Amerikaanse onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology, bleef met behulp van vernuftige elektrische technologie negen seconden in de lucht. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature.
Mogelijk hebben we te maken met één van de grootste doorbraken in de vliegindustrie sinds de beroemde vlucht van Wilbur en Orville Wright. In 1903 slaagden zij er voor het eerst in een bemand gemotoriseerd vliegtuig de lucht in te krijgen. Deze vlucht duurde slechts een luttele twaalf seconden, maar de rest is geschiedenis. Ruim honderd jaar later is het vliegtuig niet meer weg te denken uit de maatschappij.
Zonder propellers
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
De huidige vliegtuigen zijn vervuilend en maken veel lawaai. Stuk voor stuk gebruiken ze luidruchtige bewegende onderdelen, zoals propellers. De motoren worden meestal aangedreven door de verbranding van fossiele brandstoffen. Om de voortdurende groei in de luchtvaartsector te kunnen billijken, is een stiller alternatief zonder verbrandingsuitstoot meer dan welkom.
Amerikaanse onderzoekers hebben nu voor het eerst een vliegtuig de lucht in gestuurd dat werkt met een compleet andere techniek, zonder bewegende onderdelen en zonder verbranding. Het vliegtuigje wist acht tot negen seconden in de lucht te blijven, op zo’n halve meter hoogte. Helaas waren de onderzoekers gebonden aan een zestig meter lange testruimte, waardoor een langere vlucht nog niet tot de mogelijkheden behoorde.
Zoals in bovenstaand filmpje te zien is, katapulteerden de onderzoekers het vliegtuigje weg. Dit deden ze om direct voldoende snelheid te bereiken, gezien de beperkte testruimte. Uit controle-experimenten bleek dat dit duwtje in de rug te rechtvaardigen was. Met behulp van het duwtje en de elektrische aandrijving haalde het vliegtuigje netjes de andere kant van de hal, terwijl het met alleen het duwtje al na zo’n tien meter ter aarde stortte.
Ionische wind
Een zogeheten ionische wind stuwt het vliegtuigje voort. Geladen luchtdeeltjes, ionen, worden versneld tussen twee draadvormige elektroden. De ionen botsen onderweg met neutrale luchtdeeltjes en geven hun snelheid hieraan mee. Deze stroom van neutrale luchtdeeltjes zorgt voor de voortstuwende kracht.
De ionen ontstaan rondom de smalste draad, doordat elektronen van moleculen uit de lucht worden losgeslagen. Ze worden aangetrokken door de andere, iets grotere elektrode. Een heleboel setjes elektroden genereren samen genoeg ionische wind om het vliegtuigje voort te stuwen.
Lage weerstand
Het principe van ionische wind is al sinds de jaren zestig bekend, maar luchtvaartwetenschappers waren tot nu toe sceptisch over de praktische bruikbaarheid in de voortstuwing van vliegtuigen. Het vliegtuigje van 2,5 kilogram en een spanwijdte van vijf meter bewijst het tegendeel.
‘Verbeteringen zijn noodzakelijk, maar deze proof-of-concept demonstratie kan de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van verbeterde voortstuwingssystemen’, reageert vloeistofmechanicus Franck Plouraboué in Nature, zelf niet betrokken bij het onderzoek.
Behalve stiller, schoner en simpeler, heeft de techniek nog meer voordelen. De smalle draden ondervinden nauwelijks luchtweerstand, waardoor het mogelijk is er heel veel te plaatsen, verspreid over het gehele vliegtuig. Bovendien gaat dankzij deze lage weerstand de efficiëntie van het vliegtuig drastisch omhoog als de snelheid stijgt.
Of deze technologie een vlucht zal nemen en we binnenkort met een vliegtuig met ionische windaandrijving naar Ibiza kunnen, zal nog moeten blijken. Maar toepassingen in de vorm van bijna stille drones die bijvoorbeeld de omgeving kunnen monitoren, liggen binnen handbereik.
Da Vinci’s machines
Alle visionaire ontwerpen eindelijk ontrafeld
Bestel in onze webshop