Une nouvelle version de la propulsion prend son envol dans un laboratoire SUNY Oswego, menant à Adrian Ieta, membre du corps professoral en génie électrique et informatique, et à la SUNY Research Foundation pour déposer un brevet sur cette technologie prometteuse.

L'année dernière, Ieta et les recherches de ses étudiants ont réalisé un vol unique en son genre entraîné par le vent ionique, qui pourrait ouvrir un nouveau champ de développement. Grâce à un raffinement supplémentaire, publications et présentations, la percée commence à prendre de l'ampleur, ce qui serait grandement facilité par l'approbation du brevet international déposé en mai.

Le grand potentiel vient de la technologie permettant à un rotor de fonctionner efficacement comme un moteur, dit Ieta.

« Ce fut le premier objet rotatif à soulever en utilisant cette technologie, ", a déclaré Ieta. "Ce pourrait être le premier système ionique à décoller dans l'atmosphère sans avoir à transporter d'alimentation."

L'application d'une haute tension entre des électrodes asymétriques génère un champ électrique intense à proximité de l'électrode pointue et au-delà d'une certaine tension conduit à une ionisation locale de l'air. "Les ions sont accélérés par le champ électrique et dans leurs collisions avec des molécules neutres créent un mouvement global de l'air de l'électrode pointue à la contre-électrode également connue sous le nom de vent ionique, vent corona ou écoulement électrodynamique (EHD), " expliqua Ieta.

Le vent ionique est un phénomène connu depuis un certain temps - signalé pour la première fois en 1709 et avec le premier dispositif de rotation à vent ionique en 1760 - mais personne n'a réussi à fabriquer un dispositif activé par le vent ionique pour tourner et décoller dans l'air jusqu'à présent. Bien que certains puissent dire que l'effet est attendu, on ne savait pas si c'était possible, dit Ieta.

"Je pense que notre recherche est unique à bien des égards, " il a noté. " Je pense qu'il est maintenant facile de faire des rotors ioniques, et assez facile d'optimiser les hélices ioniques et de les faire voler. C'est juste que personne n'y a pensé comme nous l'avons fait. » D'autres développements uniques, des innovations et des découvertes ont été réalisées en collaboration avec Marius Chirita de l'Institut national roumain de recherche et de développement en électrochimie et en matière condensée. D'autres optimisations des systèmes rotatifs ioniques sont très probables à l'avenir.

«                                                                                                                                                                                               ' " a déclaré Steven Wood, directeur associé pour l'innovation et l'entrepreneuriat à la SUNY Research Foundation. "L'invention du Dr Ieta représente le premier entraînement ionique du vent au monde pour les profils aérodynamiques d'hélice et de rotor et son ingéniosité, l'unicité et les implications potentielles pour les industries de l'aviation commerciale et des drones ne peuvent pas être surestimées. Sa ténacité et sa volonté d'innover dans ce domaine sont un excellent exemple des résultats incroyables qui peuvent découler du recadrage d'un phénomène auparavant bien étudié pour s'attaquer à de nouvelles applications. »

Implication des étudiants

Les décharges corona et le vent ionique sont un intérêt de recherche de longue date pour Ieta, avec un intérêt supplémentaire suscité lorsque Fehmi Damkaci de la faculté de chimie d'Oswego lui a demandé de présenter quelque chose pour les élèves du secondaire. Lorsque Ieta a par la suite fourni cette piste de recherche à ses étudiants du collège en 2011, leur intérêt a joué un rôle clé dans les développements en cours.

"Je les ai laissés faire ce qu'ils voulaient essayer, ", a déclaré Ieta. "Ce qu'ils ont le plus apprécié, c'est l'environnement moins structuré et la possibilité de poursuivre tout ce que leur imagination a proposé."

Les élèves ont suggéré peut-être de faire tourner un objet, ce qui a conduit aux premiers spinners ioniques et plus tard à essayer une rotation et un décollage d'hélice. "Ils ont été impliqués dans la résolution de problèmes à chaque étape, " dit Ieta. "Après le premier décollage de l'hélice ionique en particulier, c'était incroyable d'être dans le laboratoire et de faire des choses que personne d'autre n'avait faites."

Alors qu'une équipe de six étudiants de premier cycle à SUNY Oswego a tenté différentes conceptions d'hélices selon certaines directives générales données, le prototype réalisé par Nicholas Curinga a été le premier à décoller en février 2018. Ieta a crédité Curinga comme un élément clé de la recherche, mais la percée a impliqué la contribution de nombreux étudiants en plus de ce groupe de recherche.

"Ils étaient tous ravis, " dit Ieta. " C'est une recherche que les étudiants ont aimé faire. Ils ont proposé diverses idées et essayé des choses auxquelles je n'aurais peut-être pas pensé."

Innovations et implications

L'absence de moteur extérieur rend cela important et ouvre du potentiel, dit Ieta. "Le moteur lui-même est l'hélice. C'est une approche complètement différente de la propulsion, " il ajouta.

L'innovation consistait à utiliser un cylindre métallique comme contre-électrode autour d'une hélice pour intensifier le champ électrique et le vent ionique généré. Les électrodes de l'émetteur ionique sur l'hélice ont été conçues avec du ruban de cuivre et des broches tandis que la haute tension a été appliquée à travers un arbre central. La génération de poussée utilise essentiellement la troisième loi d'action et de réaction de Newton. La poussée ionique conduit à l'accumulation d'énergie cinétique de rotation jusqu'à ce qu'une vitesse de rotation terminale soit atteinte.

Une paire de développements en juin 2019 pourrait propulser la recherche vers de nouvelles voies. Les Journal d'électrostatique publié "Electrohydrodynamic Propeller for In-atmosphere Propulsion; Rotational Device First Flight, " par Ieta et Chirita le 11 juin. Un jour plus tard, Ieta a présenté "Caractéristiques des systèmes de vent ioniques rotatifs à et au-dessous de la pression atmosphérique" à la conférence de l'Electrostatics Society of America.

"Cela a un avenir prometteur en termes de raffinement et d'amplification de la technologie, " Ieta a dit, et la preuve de concept et la sensibilisation croissante pourraient en faire quelque chose dans lequel les entreprises voudront investir, étant donné son potentiel en tant que technologie durable. "Je pense qu'il y a beaucoup de valeur dans le travail."

L'Ieta et les étudiants chercheurs ont déjà commencé à essayer des améliorations. Par exemple, mettre deux hélices sur le même axe, se déplaçant dans des directions opposées, pourrait amplifier la poussée et travailler à soulever des objets plus lourds sans ajouter de moment angulaire qui ferait tourner le corps.

Les développements potentiels pourraient inclure des drones ioniques, nouveaux moteurs ioniques, ventilateurs ioniques, capteurs, des moteurs linéaires et même des jouets scientifiques et des outils de démonstration. Ieta a testé avec succès la propulsion d'une petite voiture jouet utilisant cette technologie, le type de développement qui pourrait utiliser cette technologie pour capter l'attention d'une génération de futurs scientifiques.