早在 20 世紀 60 年代時，研究人員也得出結論，這種技術無法創造維持飛行所需的推力水平。因此，多年來，EAD 主要是業余愛好者的項目，其應用大部分僅限于小型臺式“升降機”，這些升降機與大型電壓源相連，為小型飛行器在空中短暫懸停創造足夠的風。人們普遍認為，在持續飛行中不可能產生足夠的離子風來推動更大的飛機。

 

       2009 年，當時已是麻省理工學院航空航天學教授的史蒂文·巴雷特開始仔細研究這項技術時，他相信自己看到了其未開發的潛力。“受到飛機和宇宙飛船的相關科幻想法的啟發，我聯想到了物理學可以允許的東西”，他說。

 

       他回憶道，有一次，他因為時差問題在一家酒店度過了一個不眠之夜。“我在思考這個問題，并開始尋找可行的方法。我做了一些背后的計算，發現它可能成為一個可行的推進系統，”巴雷特說，“事實證明，我們多年的努力才實現了這個首次試飛。”

 

       數百次失敗后的成功：比萊特兄弟的第一次飛行更遠

 

       在進行了多次計算機模擬后，巴雷特團隊決定設計一架翼展 5 米，質量為 2.45 千克，大約只相當于一只雞重量的飛機。

 

       為了產生足夠強的電場，研究人員在飛機的機翼下方安裝了類似百葉窗的電極組，每個電極由帶正電荷的不銹鋼絲和由鋁覆蓋的帶有大量負電荷的泡沫片構成。該飛機還帶有一個定制的電池組和一個變壓器，變壓器可以將電池的電壓從大約 200 伏升至 40 千伏。高壓充電的電極暴露在飛機外，但它們可以通過遙控器打開或關閉，因此可以避免安全風險。

 

       巴雷特團隊在麻省理工學院的體育館內對飛機進行了飛行測試。該體育館是他們可以找到的最大的可以進行試驗的室內空間。飛機產生的離子推力維持飛機飛行了 60 米（體育館內的最長距離）。實驗人員重復了 10 次飛行，都達到了相似的表現。

 

       巴雷特說，“我們經歷了數次史詩般的撞機事故”。最終，該團隊設計了一個類似彈弓的裝置來幫助飛機起飛。經過數百次失敗的嘗試后，飛機終于能夠用自我推進保持空中飛行。研究人員在本周的Nature報道中說，在 10 多次的試飛中，這架飛機在大約 10 秒內飛行了 60 米，平均海拔高度為半米，比萊特兄弟的第一次飛行更遠。

 

       但是，如果要商業化應用，這種飛機還需要在重量、可靠性、成本方面多加考慮，這些都是至關重要的的因素，還有安全、續航里程也需要考慮。

 

       “我們顯然還有很長的路要走，而且我們需要改進很多事情才能實現這個目標。我認為沒有什么能夠讓它從根本上變得不可能”，巴雷特說。比如，推力可以通過改進變壓器系統和電池，變得更加高效；測試不同方式產生離子，或將推進器集成到飛機的框架中可以減少阻力。法國國家研究機構 CNRS 和圖盧茲大學的流體力學研究員 Franck Plouraboué 表示，連接在飛機頂部的超輕型太陽能電池板可以為 EAD 飛機提供動力。

 

       加州大學伯克利分校的電氣工程師 Daniel Drew 認為，“這是偉大的一步。”Drew 正在研究EAD 微型機器人，并沒有參與這項研究。

 

 

       然而，Drew 警告說，“如果他們想要將飛機尺寸做得更大，就會遇到很多問題。”他說，基本問題是放大會不成比例。隨著飛機尺寸的增加，其重量將比其機翼面積增長得更快。因此，為了保持高空飛行，一架更大的飛機每單位機翼區域必須產生更多的推力，“從物理學的角度來看，這是非常難以實現的”。Drew 認為，未來我們更有可能先看到一系列較小的 EAD 飛機。

 

       牛津熱流體研究所的研究人員 Priyanka Dhopade 說：“雖然距離現有的噴氣式航空發動機還有很長的路要走...... 電動力推進有可能成為短距離、小載荷無人機飛行的改變者。”

 

       值得一提的是，首次試飛成功并沒有承載任何重物，但巴雷特不排除未來人類能搭乘這種飛機的可能性。

 

       一次里程碑式的開端

 

       目前，團隊開發出來的 EDA 系統的推進力還不足以滿足商用飛機的需求。

 

       但巴雷特認為，它可以與噴氣發動機一起使用。他說，電動力推進系統可以嵌入飛機中，用于重新改變沿飛機行進的空氣，增加新的推進系統可以消除阻力并提高燃油效率。因此，除了優化原型工藝之外，這也是麻省理工學院團隊計劃下一步關注的內容。

 

       巴雷特說，“這是我們可以設計的最簡單的離子推進飛機，它證明了離子推進飛機可以飛行。這離一架可以完成實用任務的飛機還有一段距離。實用飛機需要更高效，飛得更久，而且是室外飛行。”

 

 

       法國圖盧茲流體力學研究所高級研究員 Franck Plouraboue 表示，這種新設計是展示 EDA 可行性的“重要一步”。他指出，在這之前，EDA 甚至不能實現幾克重的飛機飛行。Plouraboue 沒有參與這項研究，他說，“這個強力的試驗結果直接證明了離子推進飛機的穩定飛行是可實現的。除了在無人機上的應用之外，很難推斷它將來會對飛機推進產生多大影響。盡管如此，這不是研究的弱點，而是未來進展的開端，這一領域終將爆發。”

 

       團隊也相信，就像 100 多年前萊特兄弟的早期實驗一樣，這樣一個小小的開端最終會改變航空的面貌。