- wuhan大学の研究者は、使用するジェットエンジンを開発しました マイクロ波エアプラズマ 化石燃料なしで推力を作成する。
- dersedこの革新的なエンジンがキャプチャします プラズマ、物質の4番目の状態、通常の空気を推力生産力に変える。
- prototypeは、従来のエンジンに匹敵する推力を示しており、潜在的なパスを提供します 持続可能な空の旅。
- 「重要な課題には、テクノロジーのスケーリングと改善が含まれます 熱管理 およびエネルギー貯蔵システム。
特に輸送部門での化石燃料の容赦ない消費は、環境と公衆衛生の両方に消えないマークを残しています。これらの燃料の燃焼は、かなりの量の温室効果ガスを放出し、気候変動を悪化させ、世界中の呼吸疾患に貢献しています。しかし、a 画期的な発見 ウハン大学の研究者から、ジェットエンジンが電気と空気のみで動作する可能性があるという未来を発表しました。これ 大胆なビジョン 航空産業の実質的な二酸化炭素排出量を劇的に減らすことができます。
化石燃料サイクルを破る
現代の輸送は私たちの社会のライフラインですが、それはかなりの環境コストが伴います。車両、飛行機、産業機械は、毎日大量の化石燃料を消費し、大気中に有害な排出量を放出します。環境保護庁によると、交通機関だけでは、米国の温室効果ガス排出量のほぼ29％を占めています。この驚くべき統計は、より清潔で持続可能な代替品の緊急の必要性を強調しています。
この問題に対処するための先駆的な努力の中で、ジャウ・タン教授とウハン大学の彼のチームは、 マイクロ波エアプラズマ。従来のエンジンとは異なり、この革新的なデザインは、化石燃料を燃やすことなく推力を生み出します。正常にスケーリングされた場合、このブレークスルーは、炭素排出量を完全に排除することにより、空の旅に革命を起こす可能性があります。 「私たちの仕事は、化石燃料燃焼エンジンを置き換えることにより、地球温暖化の問題を解決することを目指しています」とTang氏は述べています。この革新は、今日の環境的課題の原因と結果の両方に取り組み、持続可能な未来に有望なソリューションを提供します。
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推力の背後にある科学
このプロセスには、いくつかの重要なステップが含まれます。
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- 空気圧縮：大気空気が引き込まれ、タービンコンプレッサーを使用して高圧に圧縮され、効果的なプラズマ生成に必要な密度が提供されます。
- マイクロ波イオン化チャンバー：圧縮空気は、マイクロ波イオン化チャンバーを装備した石英チューブに入り、2.45 GHzの電子レンジが空気分子を励起するように指示されます。
- イオン化：高周波マイクロ波は原子から電子を剥ぎ取り、摂氏数千度を超える温度のプラズマ状態を作り出します。
- ジェットスラスト生成：高温プラズマは、イオン化チャンバーを出ると急速に膨張し、2.2ポンドのスチールボールを持ち上げることができるジェットスラストを生成し、従来のジェットエンジンに匹敵する推力を示します。
Tangのアプローチは、NASAのキセノンベースのプラズマスラスタなど、他のプラズマ推進システムとは一線を画しています。空間の真空に効果的ですが、これらのシステムは低いスラスト出力を生成し、地球の大気に適していません。 Tangの設計は、大気空気を利用することによりこの制限を克服し、地上および空中のアプリケーションで実行可能にします。
スケーラブルなプラズマジェットへの道
有望なプロトタイプにもかかわらず、テクノロジーをスケーリングして大規模な航空機に動力を供給することは、ユニークな課題を提示します。この設計には、メガワットレベルのマイクロ波ソースと、継続的な高出力を提供できる高度なエネルギー貯蔵システムが必要です。 「大規模なジャンボジェットの場合、開発にはさらに10年かかる可能性があります」とTang氏は推定しました。スケーラビリティへのパスには、複数のプラズマジェットモジュールを並列構成に統合し、効率を維持しながら全体的な推力が増加します。
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このプロトタイプは、400ワットの電力を備えた3.5 psiのジェット圧力を達成し、商業航空機エンジンに匹敵します。ただし、より大きな航空機は大幅に高い出力を必要とし、バッテリー技術の進歩を要求します。 Tangは、頑丈なドローンやパイロットレス貨物機など、小規模なアプリケーションを5年以内に運用することを想定しています。これらのイノベーションは、物流と配信サービスに革命をもたらし、輸送部門の排出量を大幅に削減できます。
小規模なアプリケーションであっても、課題は残っています。持続的な飛行に必要なエネルギー密度は、現在のバッテリー技術がより軽く、より効率的になるように進化する必要があることを意味します。重量は、このゼロ排出推進システムの利点を無効にする可能性があるため、重量は重大な問題です。
エンジニアリングの課題への対処
別の重要なハードルはです 熱管理。プラズマエンジンは極端な熱を生成し、時間の経過とともにエンジンコンポーネントを損傷する可能性があります。 Tangのチームは、これらの効果を軽減するために、高度な材料と冷却システムを調査しています。 「エンジンの効率を改善し、機器に対する高温の影響に対処する必要があります」とTang氏は述べています。 「熱を管理し、継続的な操作中の耐久性を確保することは、次の大きな課題です。」
さらに、異なる飛行条件にわたって安定した制御された推力を達成することが重要です。チームは、一貫したパフォーマンスを確保するために、イオン化チャンバー内のフローダイナミクスを最適化しています。これらのエンジニアリングの課題は、空の旅の革命におけるプラズマジェット技術の可能性を完全に実現するために対処する必要があります。
課題にもかかわらず、Tangはプラズマジェットエンジンの将来について楽観的です。彼の研究は、世界の科学コミュニティから注目を集めており、多くの専門家が航空を変革する可能性を認識しています。成功すれば、プラズマジェットエンジンは、化石燃料の環境的および地政学的な制約から解放され、持続可能な空の旅の新しい時代を導くことができます。 「我々の結果は、マイクロ波エアプラズマエンジンが従来の化石燃料エンジンに代わる実行可能な代替手段になる可能性があることを示しています」とTang氏は述べています。プラズマ駆動の飛行機が空を満たすまでに何年もかかるかもしれませんが、航空がより清潔で静かで、より持続可能な未来のために基礎が敷設されています。これは、空の旅の歴史の新しい章の始まりでしょうか？
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#ジェット燃料の終わり次世代エンジンは電気を単独で使用して歴史的な航空宇宙のブレークスルーで推力を生成します