“離子風”無人機帶來了什么

在入門級科幻《三體》中，曾描繪過這樣一個場景：人們生活在一千多米深的地下，城市建筑物在樹狀枝干上錯落排開，出行方式則是通過一個傘狀的背包式裝置，憑借兩個同軸螺旋槳的無聲轉動懸浮在空中。無數的“竹蜻蜓”在城市中穿行，滿滿的科幻感讓剛從185年的冬眠中蘇醒的“土包子”主人公淚流滿面……

面對這樣淳樸的主人公，真的很想像馬景濤一樣抓著他的肩膀使勁兒搖：8012了，放棄螺旋槳和渦輪吧，離子風無人機了解一下嗎？我說的正是前不久麻省理工學院剛剛研發成功的、全球首架以增壓空氣提供動力的飛機。這項技術的神奇之處在于，它不是依靠引擎、螺旋槳等傳統推進裝置產生飛行動力，而是通過“離子風”（ionic wind）為飛機提供升力，妥妥的《星際迷航》既視感。

“離子風”無人機如何工作

“離子風”，簡單來說就是讓空氣在流動時帶有被電離了的分子，這其實是一個早就被應用廣泛的技術。比如離子吹風機、離子風凈化器、離子風散熱等，但是，用離子風取代燃料來直接驅動飛機，還真是“歷史性”事件。

麻省理工學院的研究人員，將輕型電線組成的平行電極放置在飛機前方。機翼后緣裝有較厚的電線作為負極，機身裝載一組鋰聚合物電池。在飛行時，該電極可以產生高達正電極2萬伏特的電壓，用來增壓飛機周邊的空氣，并從空氣分子中剝離帶負電荷的離子。當離子由正電荷向飛機后方的2萬伏特負電荷移動時，離子與其他空氣分子發生數百萬次的碰撞，從而產生“離子風”（ionicwind）來驅動飛機。

此前，“離子風”只能讓小物體在空中短暫懸浮，但麻省理工這架“離子風”無人機則重達2.45公斤，翼展長5米，能夠以每秒4.8米的速度飛行55米。換句話說，以前的“離子風”只能小打小鬧，而新技術可以用更強勁的離子流讓輕型無人機擺脫地心引力，持續穩定飛行。

“離子風”的吹散與重建

翻開外網，對于這一新技術都是鋪天蓋地地夸，很多科學家紛紛送出拇指鮮花，各大航空公司也都高度重視。那么，“離子風”無人機的成功研制，究竟有哪些意義呢？論文的通訊作者、麻省理工學院航空航天學院副教授史蒂文·巴雷特認為，這為開發出更安靜、機械結構更簡單且沒有燃燒排放的飛機提供了可能性，最終將改變航空業的面貌。所以到底是改變了什么面貌？

簡單來說，“離子風”無人機會帶來兩方面的重大改變：一是去燃油化。燃油成本一直是航空公司最大的成本項，航空燃油價格的持續飆升，成本最終還是以燃油附加費等形式攤銷在乘客身上。而離子風推進技術如果與傳統推進系統相結合，就可以制造出高燃油效率的混合型客機。也就是說，離子技術的應用，不僅讓航空公司對燃油的依賴大大降低，票價也會隨之下降，而且可以大幅度減少燃油飛機的碳排放，飛行全程也十分安靜，沒有一絲噪音，由此帶來商業與環境的雙重利好。

二是造新門檻。眾所周知，作為飛機的心臟，動力引擎直接影響著飛機的性能、可靠性及經濟性，技術門檻很高，因此也長期處于技術壟斷狀態。目前，只有美國、俄羅斯、英國、法國等少數幾個國家能夠獨立研制高性能航空發動機。在技術孤立思潮的大環境下，離子風這樣的新技術顯然能打破壟斷的僵局，為嚴絲合縫的航空產業撬開新的可能性。新晉國家對離子風技術的重視和押注，就有機會在核心領域彎道超車，更重要的是將安全性和話語權掌握在自己手中。

離子風與中國的故事

既然“離子風”技術如此重要，那中國有什么相關儲備嗎？其實早在2012年，中國首臺離子發動機就已經被裝載在“實踐九號”衛星上進行在軌飛行試驗了。不過航空與地面的離子風的應用區別是，在太空無重力環境下，離子推進器不需要給很大的推力，就可以讓飛船的速度持續增加。而在地球上，“離子風”在短時間內還不能滿足小型客機的飛行推力。

當然，現在討論離子風飛機、飛船之類的話題，都太過遙遠了。麻省理工設計的離子風推進系統的總體輸出效率僅為2.5%，遠低于常規飛機。不過與載人飛行器相比，固定式推進系統更易于小型化，也是更適合“離子風”技術的場景。比如取代旋翼來驅動小型無人機，甚至是非常小的飛行器，加上靜音、蓄能之類的優勢，背后隱藏著很多我們無法想象的用途。隨手舉幾個例子，離子風無人機可以安靜飛行，也沒有螺旋翼等危險系數高的裝置，可能會讓城市無人機解禁;又或者是借助其無限期懸停在高空的優勢，進行城市環境監測和輔助無人駕駛。

不過，想從實驗室走到市場，中間還要經歷九九八十一劫，每一步都不能出錯。在這方面，中國最直觀的優勢是，技術的底層位面與智能物聯網產業端都已經做好了準備，并充滿了饑餓感。