空気と電気だけで稼働。ジェットエンジンに匹敵する推進力を持つ、新型マイクロ波プラズマ推進器
続き・詳細・画像をみる
1. カラパイア »
2. 知る »
3. サイエンス＆テクノロジー »
4. 空気と電気だけで稼働。ジェットエンジンに匹敵する推進力を持つ、新型マイクロ波プラズマ推進器
-->
空気と電気だけで稼働。ジェットエンジンに匹敵する推進力を持つ、新型マイクロ波プラズマ推進器
2020年05月10日 ι コメント(30) ι 知る ι サイエンス＆テクノロジー ι #
空気と電気だけで動く 新型マイクロ波プラズマ推進器 Jelena83/iStock
プラズマの力で推進力を発生すると聞くと、なんだかSFに登場する夢のエンジンかのような響きがある。だがじつのところ、ソーラーエネルギーで機体を動かすプラズマ推進器なら、すでに宇宙船用に実用化されている。
しかし、それらはあくまで宇宙空間での利用に特化したもので、地球の大気の中で使ってもまるで役に立たない。空気との摩擦で相殺されて、推進力がほとんど失われてしまうからだ。
ところが、武漢大学（中国）の研究チームが開発したマイクロ波プラズマ推進器は、空気と電気だけで、航空機に搭載されているジェットエンジンに匹敵するほどのパワーを生み出すことができるという。
スポンサードリンク
-->
電気と空気だけで推進力を生み出す
新型マイクロ波プラズマ推進器は、燃料などなくとも、電気と空気だけで機能することができる。それは次のような仕組みだ。
まず空気をイオン化して低温プラズマを作り出し、これをエアコンプレッサーを使ってプラズマ管へ向けて放出。その途中でプラズマは強力なマイクロ波とぶつかり、これがプラズマに含まれるイオンを激しく震わせる。
するとイオンはイオン化されていな原子と衝突し、プラズマの温度と圧力を一気に増大させる。このときの温度と圧力によって、プラズマ管内に推進力が生み出される。
この推進器で重要なパーツが、マイクロ波を伝える平らな導波管だ。1kW、2.45GHzの磁電管で発生するマイクロ波は、導波管を介してプラズマ管へ送られつつ、半分の高さにまで圧縮される。
この工夫が電場をいっそうパワフルなものにしてくれるおかげで、プラズマの熱と圧力を限界まで高めることができる。
image by:Jau Tang and Jun Li
ジェットエンジンに匹敵する推進力
そうして得られたプラズマジェットの推進力は、通常の圧力計を破壊してしまい、計測できないくらい強力なものだった。
そこで研究チームは、重さの異なるスチール製の球を軽い順にプラズマ管の先端に置き、吹き飛ばされなくなったときの重量から推進力を推測。
その結果は、毎時400Wおよび1.45立米の気流で1ニュートン（N）の推進力――電力あたりに換算すると、28N/kWだったそうだ。
image by:Jau Tang and Jun Li
ここから推測すると、テスラ社の電気自動車「モデルS」に採用されている310kWのバッテリーを利用すれば、8500Nの推進力を得られることになる。
またエアバス社が開発する電気飛行機「Eファン」には、一対の30kW電気ファンが搭載されているが、これが発生する推進力は合わせて1500Nだ。電力あたりでは25N/kWなので、これと比べても新型プラズマ推進器は優れている。
あくまで計測値からの推定に基づく比較ではあるが、既存の飛行機に搭載されているジェットエンジンに匹敵すると研究チームは主張している。
image by:Jau Tang and Jun Li
実際の実用性はどうか？
もうすぐ燃料を燃やさないゼロエミッション飛行機が登場するのでは期待したくなるが、まだプロトタイプの段階であることを忘れてはいけない。たとえば、Ars Technicaでは次のように分析している。
一番の疑問点は、この推進器のプロトタイプに流れ込む気流が、実物のエンジンの15000分の1でしかないことだ。そのため、現時点で確認された推進力と実用レベルのそれには、数字にして4桁ほどの開きがあることになる。
これほどの開きがあるならば、実験データの延長上に実機レベルの性能があるとは思わない方がいいというのだ。
実際、研究論文には気流を最大にしたときの最大出力について言及がないことから、すでに何らかの問題が発生している可能性もうかがえるようだ。
化石燃料の厚い壁
さらに効率の点ではエアバス社のジェットエンジンに匹敵するとしても、航空機用の燃料が持つ重量あたりのエネルギーは、バッテリーよりもずっと大きいという現実もある。そのためにいくら動力性能が高くとも実際の改善率はごくわずかでしかない可能性も考えられるようだ。
それでももし本当に実機レベルで優れた性能を発揮できるのだとすれば、ゼロエミッションの空の旅が実現するかもしれない。
現在、研究チームはマイクロ波プラズマ推進器の改良に取り組むとともに、より正確に推進力を計測できる機器の開発も行っているというので、続報を待ちたいところだ。
この研究は『AIP Advances』（5月5日付）に掲載された。
Jet propulsion by microwave air plasma in the atmosphere: AIP Advances: Vol 10, No 5
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0005814References:newatlas / arstechnica/ written by hiroching / edited by parumo
あわせて読みたい
電池革命。従来のリチウムイオン電池の2倍のエネルギー密度を実現する固体電池が開発される（オーストラリア研究）
スチームパンクなロマン。蒸気機関を利用した宇宙船の開発に科学者が本気を出し始めた（米研究）
有機プロセスと人工システムを組み合わせ、太陽光でエネルギーを作るより効率的な方法が発明される（英研究）
精神攻撃か？米軍が、幽霊っぽい音と光で敵を攻撃するレーザー・プラズマ兵器「LIPE」を開発しているらしい
「光を物質に変える」理論上の可能性に挑む研究者たち（英研究）
この記事に関連するキーワード
キーワードから記事を探す
- 燃料
- プラズマ
- 空気
- 電気
- SF
- マイクロ波
- ジェットエンジン
- 開発
- 推進器
-->
この記事が気に入ったら
いいね！しよう
カラパイアの最新記事をお届けします
スポンサードリンク
- twitter公式アカウント
- facebook公式ページ
- カラパイア全記事一覧
「知る」カテゴリの最新記事
「サイエンス＆テクノロジー」カテゴリの最新記事
「サイエンス＆テクノロジー」カテゴリをもっと見る
この記事をシェア :
人気記事
最新週間ランキング
1位
5810 points
「この子を助けて」猫の聖地トルコで、母猫が我が子を人間の病院に連れてきた。病院スタッフも緊急対応
2020年5月3日
1495408015877
2位
5558 points
家で布マスクを作るなら、異なった生地を組み合わせると良い。アメリカの科学者が勧める生地と組み合わせ【ライフハック】
2020年4月27日
49649993033
3位
5373 points
外出制限を守らない違反者は、幽霊が出ると評判の廃墟に隔離措置（インドネシア・ジャワ島）
2020年4月27日
24582871440
4位
1857 points
闇がはかどる。光吸収率99.2%、脅威的黒の世界を実現する水性アクリル塗料「黒色無双」が販売開始に（日本）
2020年4月30日
7501053351
5位
1768 points
猫飼いあるある。早朝の2時間にわたるベッド上での攻防戦をご覧ください
2020年4月28日
3371386342
もっと読む
----------------------------------------------------------------------------
スポンサードリンク
カラパイア
コメント
1
1. 匿名処理班
- 2020年05月10日 09:11
- ID:BsmK86j80 #
イオン推進の船まだかなー
2
2.
- 2020年05月10日 09:12
- ID:8.9doumY0 #
3
3. 匿名処理班
- 2020年05月10日 09:15
- ID:z3nO1KXe0 #
電力どこから引っ張るんだろう。バッテリーとかアホなアイデアにしかみえない。エネルギー密度理化してたら最高効率のリチウム系電池ですら化石燃料と桁が違うのに。
ジェット燃料と空気反応させて推力にした方がいいよ。
4
4. 匿名処理班
- 2020年05月10日 09:20
- ID:DVKPEBjl0 #
必要な電力をどうやって得るつもり？
5
5.
- 2020年05月10日 09:43
- ID:m2jL133j0 #
6
6. 匿名処理班
- 2020年05月10日 09:47
- ID:7WkLfTGy0 #
机上の空論。
永遠に完成する事なく忘れ去られるのがオチ。
7
7. 匿名処理班
- 2020年05月10日 09:50
- ID:0ldplRqY0 #
人類の文明がこれ以上先に行けるかどうかはバッテリーのエネルギー密度の限界をどこまで引き上げられるか、なのかな
8
8. 匿名処理班
- 2020年05月10日 09:52
- ID:GMplfOl.0 #
レーザーで空気を膨張させてそれで推進力を得る装置が科学雑誌に乗ってたけど実用化しなかったね
9
9.
- 2020年05月10日 10:04
- ID:Nl.xSmG30 #
10
10. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:07
- ID:i3iOM4fX0 #
推進力の計測方法が意外と原始的で笑ってしまった。
11
11. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:18
- ID:K95cU6oM0 #
超小型核融合炉が実用化しないと無理じゃ。
12
12.
- 2020年05月10日 10:28
- ID:05.p.BLB0 #
13
13. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:32
- ID:cD3GUTpd0 #
理論上なら、筒に燃料を噴射するだけの、空気と燃料だけで飛ぶスクラムジェットエンジンってのがある
燃料噴射とかターボファンとかの機械装置がいらないんだが、実現には台風の中で蝋燭を灯すくらいの技術が必要になる
14
14. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:33
- ID:y.di8YAe0 #
＞新型マイクロ波プラズマ推進器…、
某教授『あれはプラズマが原因なんです！！！』
15
15. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:36
- ID:b.2p2CTN0 #
大人の科学「プラズマ推進船」ぐらいに良さそう
実用云々は基礎研究20年+実用研究20年の合計40年後ぐらいかな
16
16. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:38
- ID:jGyngOnK0 #
※6
膨大な失敗のなかから有望な技術がやっと芽を出す。その片鱗は「あれはダメだった」というデータとして内包している。
そして「そんなの出来るわけね〜よ」という、何の役にも立たない言葉は永遠に置き忘れ去られ、誰にも省みられることはない。
17
17. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:39
- ID:t9231y220 #
?衛星軌道上に専用の太陽光発電衛星上げマイクロ波変換したエネルギー給電システムの開発。
?超高率太陽光発電パネルの開発。
?超小型レーザー核融合発電システムの開発。
とゆーところか？
18
18. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:49
- ID:y.AAtpyX0 #
探査衛星調べたほうがスゲーってなれるよ
19
19. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:49
- ID:wd29baLZ0 #
不可能と言われてたことが数十年後に実用化してる例がいくつもあるからこれもいずれ実用化できるかもな
20
20. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:52
- ID:qTpLGvBk0 #
化石燃料のエンジンで発電すれば良いんだよ
ポルシェティーガーやガスヒーポンのようにw
21
21. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:53
- ID:MsDaLcNY0 #
空気中を進むんだから風車を付けて風力発電でいけるな！
22
22. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:57
- ID:37If7U.c0 #
加時歌舞伎みたいにパンパンうるさいあれ？
23
23. 匿名処理班
- 2020年05月10日 10:57
- ID:p2srmyvs0 #
興味深い研究だと思う
というかね
基礎研究に電力がどうのとかナンセンス
それも含めて今後の研究だし
現行のイオンエンジンよりも優れた宇宙機の推進機になるかもしれない
電気推進系は夢を感じる
24
24. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:00
- ID:6Xe9F2L.0 #
よくある「もっと予算（税金）よこせ」アピールだと思うけど
これってぶっちゃけプラズマカッターのパワーアップ版だよね？
中国がこの先アメリカに対抗していくためにはハッキングなどによるコピーと共にこういう基礎研究をきっちりやっていけるかどうかがカギ
パクりだけでは相手の先には行けない
米軍のように山のようなクソ研究を積み重ねた先にしか中華の栄光はない
25
25. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:03
- ID:WEbwzcdd0 #
これは理論にすら満たさない。既に知られたプラズマの実験であって、エンジンの話ではない。
そもそも、この程度の話をわざわざ取り上げるのはなぜなのか。
26
26. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:04
- ID:.lW4RwQ40 #
下の方の鉄球吹き飛ばし実験の写真、どう見ても実験結果が過大評価になる構造なんじゃないかね
27
27. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:07
- ID:rYF20hCQ0 #
むしろ高鉄道なんかに使ってみたりしてな。
28
28. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:13
- ID:5lVK1MjZ0 #
武漢大学か、、、研究の続き出来てるといいけど
29
29. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:15
- ID:6b2j3APt0 #
空母のカタパルトに応用するとか
30
30.
- 2020年05月10日 11:22
- ID:DZFZq0Xf0 #
31
31.
- 2020年05月10日 11:27
- ID:gUZZWX0u0 #
32
32.
- 2020年05月10日 11:30
- ID:sWEMwoYu0 #
33
33. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:35
- ID:PyFex96T0 #
※8
それって大気圧でやってたはず ひょっとして数十気圧とか高い気圧でやるとどうなんだろ この実験結果みたいになるかもしれんし・・・
34
34. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:46
- ID:xQtLhW.y0 #
基礎研究に充分にお金を注ぎ込む姿勢は正直とても羨ましいなあ
35
35. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:48
- ID:TCRMtZY80 #
低温プラズマを作っても、エアコンプレッサーを通した時点でプラズマが消えるような気がしますが。エアコンプレッサーで発生した空気圧で吹き飛ばしているだけでは？
36
36. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:48
- ID:w3adoJnd0 #
航空路と言う事で有れば、電波で電気を供給する方法も無くは無いが、翻訳の問題か所々に意味不明な説明が有る。ライターが理解しないで文章を起こしている事は間違い無い。
37
37. 匿名処理班
- 2020年05月10日 11:51
- ID:kAMocuq30 #
中国はもう少し出来上がってからの発表とかした方が良いんじゃないかな
今迄の積み重ねの御陰で正直この段階の物聞かされても「またか」くらいになっちゃう
38
38.
- 2020年05月10日 12:23
- ID:AZLrf4090 #
39
39.
- 2020年05月10日 12:30
- ID:i6WaJaJX0 #
40
4
続き・詳細・画像をみる
絶縁していた一人暮らしの義母から電話があった
【画像】友達の別れ話聞いてる時のワイの顔
【画像】体重70?女さん、並んでしまう…
【悲報】きゃりーぱみゅぱみゅ「検察庁法改正に反対します！安倍政治を許すな！」
ワイ「全身麻酔？かかる訳ないやろｗ人体舐め………」
【画像】綾波レイさん、さすがにオバンくさいｗｗｗｗｗ
【朝日新聞】「コロナ渦」とあるのは「コロナ禍」の誤りでした。投稿を編集する際に間違えました
パチンコ屋ってパチンコ玉とスロットのメダル消毒できるの？
総理「GWは自粛」国民「はい」→高速道路10km以上渋滞0 死亡事故0 新幹線特急利用95%減 これが日本
【 ステイホーム】「交通量が増えている」小池都知事、第2波を警戒 「努力が水泡に帰すのはもったいない」
【ハンターハンター】シャルナークってアンテナ持ってたら善戦以上の闘いしたんだろうかｗｗｗｗｗｗ
美容師「自粛中家で何してます？」 ワイ「映画とか観てます」
back ▲ 過去ログ 削除依頼＆連絡先