Mae awyren wedi'i dylunio na fydd yn dibynnu ar danwydd ffosil na batri gan na fydd ganddi unrhyw ran symudol
Byth ers darganfod awyren mwy na 100 mlynedd yn ôl, bob hedfan Mae peiriant neu awyren yn yr awyr yn defnyddio rhannau symudol fel llafnau gwthio, injan jet, llafnau tyrbin, gwyntyllau ac ati sy'n cael pŵer naill ai trwy hylosgiad tanwydd ffosil neu trwy ddefnyddio batri sy'n gallu cynhyrchu effaith debyg.
Ar ôl bron i ddegawd o ymchwil, mae gwyddonwyr awyrennol yn MIT wedi adeiladu a hedfan am y tro cyntaf awyren heb unrhyw rannau symudol. Mae'r dull gyrru a ddefnyddir yn yr awyren hon yn seiliedig ar egwyddor gwthiad electroaerodynamig a gelwir yn 'wynt ïon' neu yriant ïon. Felly, yn lle llafn gwthio neu dyrbinau neu beiriannau jet a ddefnyddir mewn awyrennau confensiynol, mae'r peiriant unigryw ac ysgafn hwn yn cael ei bweru gan 'wynt ïonig'. Gellir cynhyrchu'r 'gwynt' trwy basio cerrynt trydan cryf rhwng electrod tenau a thrwchus (wedi'i bweru gan fatris ïon lithiwm) sy'n arwain at ïoneiddio nwy gan gynhyrchu gronynnau gwefredig sy'n symud yn gyflym o'r enw ïonau. Mae'r gwynt ïonig neu lif ïonau yn malu i mewn i foleciwlau aer ac yn eu gwthio yn ôl, gan roi hwb i'r awyren symud ymlaen. Mae cyfeiriad y gwynt yn dibynnu ar drefniant yr electrodau.
Mae technoleg gyriad ïon eisoes yn cael ei ddefnyddio gan NASA yn y gofod allanol ar gyfer lloerennau a llongau gofod. Yn y senario hwn gan fod y gofod yn wactod, nid oes unrhyw ffrithiant ac felly mae'n eithaf syml gyrru llong ofod i symud ymlaen ac mae ei chyflymder hefyd yn cynyddu'n raddol. Ond yn achos awyrennau ar y Ddaear deellir bod ein planed awyrgylch yn drwchus iawn i gael ïonau i yrru awyren uwchben y ddaear. Dyma'r tro cyntaf i dechnoleg ïon gael ei rhoi ar brawf i hedfan awyrennau ar ein blaned. Roedd yn heriol. yn gyntaf oherwydd dim ond digon o fyrdwn sydd ei angen i gadw'r peiriant i hedfan ac yn ail, bydd yn rhaid i'r awyren oresgyn y llusgo o wrthiant i aer. Mae'r aer yn cael ei anfon yn ôl sydd wedyn yn gwthio'r awyren ymlaen. Y gwahaniaeth hanfodol gyda defnyddio'r un dechnoleg ïon yn y gofod yw bod angen i'r llong ofod gludo nwy a fydd yn cael ei ïoneiddio oherwydd bod y gofod yn wactod tra bod awyren yn atmosffer y Ddaear yn ïoneiddio nitrogen o aer atmosfferig.
Perfformiodd y tîm efelychiadau lluosog ac yna dyluniodd awyren yn llwyddiannus gyda rhychwant adenydd pum metr a phwysau o 2.45 cilogram. Ar gyfer cynhyrchu maes trydan, gosodwyd set o electrodau o dan adenydd yr awyren. Roedd y rhain yn cynnwys gwifrau dur di-staen â gwefr bositif o flaen sleisen o ewyn â gwefr negyddol wedi'i gorchuddio ag alwminiwm. Gall yr electrodau gwefr uchel hyn gael eu diffodd trwy reolaeth bell er diogelwch.
Profwyd yr awyren y tu mewn i gampfa trwy ei lansio gan ddefnyddio bynji. Ar ôl llawer o ymdrechion aflwyddiannus gallai'r awyren hon yrru ei hun i aros yn yr awyr. Yn ystod 10 hediad prawf, roedd yr awyren yn gallu hedfan hyd at uchder o 60 metr llai unrhyw bwysau gan beilot dynol. Mae awduron yn edrych i gynyddu effeithlonrwydd eu dyluniad a chynhyrchu mwy o wynt ïonig tra'n defnyddio llai o foltedd. Mae angen profi llwyddiant dyluniad o'r fath trwy ehangu'r dechnoleg a gallai hynny fod yn dasg anodd. Yr her fwyaf fyddai pe bai maint a phwysau'r awyren yn cynyddu ac yn gorchuddio arwynebedd mwy na'i hadenydd, byddai angen gwthiad uwch a chryfach ar yr awyren i aros ar y dŵr. Gellir archwilio gwahanol dechnolegau, er enghraifft gwneud batris yn fwy effeithlon neu efallai ddefnyddio paneli solar hy dod o hyd i ffyrdd newydd o gynhyrchu'r ïonau. Mae'r awyren hon yn defnyddio'r cynllun confensiynol ar gyfer awyrennau ond efallai y bydd modd rhoi cynnig ar ddyluniad arall lle gallai electrodau siapio'r cyfeiriad ïoneiddio neu unrhyw ddyluniad newydd arall.
Gallai'r dechnoleg a ddisgrifir yn yr astudiaeth gyfredol fod yn berffaith ar gyfer dronau tawel neu awyrennau syml oherwydd bod dronau a ddefnyddir ar hyn o bryd yn ffynhonnell fawr o lygredd sŵn. Yn y dechnoleg newydd hon, mae llif distaw yn cynhyrchu digon o wthiad yn y system yrru a all yrru'r awyren dros hediad sydd wedi'i gynnal yn dda. Mae hyn yn unigryw! Ni fydd angen tanwydd ffosil ar awyren o'r fath i hedfan ac felly ni fyddai ganddi unrhyw allyriadau llygru uniongyrchol. Hefyd, o'i gymharu â pheiriannau hedfan sy'n defnyddio llafnau gwthio ac ati, mae hyn yn dawel. Cyhoeddir darganfyddiad y nofel yn natur.
***
{Gallwch ddarllen y papur ymchwil gwreiddiol trwy glicio ar y ddolen DOI a roddir isod yn y rhestr o ffynonellau a ddyfynnir}
Ffynhonnell (au)
Roedd Xu H et al. 2018. Hedfan awyren gyda gyriad cyflwr solet. Natur. 563(7732). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0707-9
***
Sylwadau ar gau.