環形螺旋槳低噪低阻力 將徹底改變航空與水運推進系統

安裝環形螺旋槳的4軸飛行器。(圖/MIT)

不管是飛機、直升機，或是水上航行的船隻，都使用螺旋槳來推動空氣或水流來前進，在經過演化之後，又有各種新的變形，包括「旋翼」、「槳葉」或「風扇」，原理都相似。不過螺旋槳的末端會與介質產生巨大的振動，也就造成明顯的噪聲，這是槳葉切過介質而造成的，現在，一種環形的螺旋槳已被髮明，它沒有末端，也就不會造成明顯的風切(或水切)，噪音立即小了很多，這種新一代的螺旋槳，可能將徹底改變航空、航運的遊戲規則。

中國童玩竹蜻蜓，是最早的螺旋槳。(圖/shutterstock)

在法國羅浮宮收藏，繪於15世紀的「聖母與聖子」，小耶穌拿着竹蜻蜓，另一手拿着纏繩。(圖/網路)

用在船隻的環形螺旋槳。(圖/MIT)

新阿特拉斯(New Altas)報導，螺旋槳是誰發明的?或許是中國人。2400年前就出現的中國童玩「竹蜻蜓」，是首次利用旋轉而飛行的物體，西晉的道士葛洪，在《抱朴子》一書中提到了竹蜻蜓。大約是在中世紀後期，竹蜻蜓隨着絲綢之路傳到了西歐，許多藝術家(同時也是工匠與發明家)立即着迷這種會飛的小童玩。法國羅浮宮收藏的一副作畫於15世紀，作者不明的聖母與聖子畫像中，年幼的耶穌拿着竹蜻蜓在把玩。 到了18世紀，有了蒸氣機之後，用螺旋槳來推進船隻的設想終於具體化，最早應用螺旋槳推進的是迷你潛水艇，之後應用到船舶，取代了明輪船。到了1903年，萊特兄弟在風洞中開發出第一具航空螺旋槳，開始推進飛機起飛。

現在也該到了下一階段的進步，麻州理工學院林肯實驗室(MIT Lincoln Laboratory)的靜音離子推進飛機團隊，發明了形狀奇特的環形螺旋槳，將是航空和海洋領域的革命性進步。它有兩大好處，首先效率有了明顯的提升，運行的聲音，其次比傳統螺旋槳安靜得多。

MIT的湯馬斯‧塞巴斯汀博士(Thomas Sebastian)說：「我們可以看看機翼，機翼末稍的氣流會出現渦流，會影響升力，也加了一些阻力，這一直都是個航空問題。大約在第二次世界大戰期間，就有人提出環形機翼的概念，就不會出現渦流。」

塞巴斯汀繼續說：「我們思考了環形機翼形狀的概念，然後希望能製造出更安靜的螺旋槳。我有一個非常了不起的實習生，他一直在推動這個想法。並使用3D 列印機，將它做了出來，經過多次迭代，終於有了滿意的成果。」

在測試影片中，螺旋螺旋槳的運作聲音，更像是一陣急促的微風，而不是螺旋槳種尖銳的聲音。

塞巴斯汀說：「我們認爲讓螺旋槳更安靜的關鍵是，將螺旋槳產生的渦流分佈到整個形狀，而不是僅僅在尖端。這使得它在空氣中消散得更快。渦流不會傳播那麼遠，聲音也就不明顯了。」

當然，它並不好製作，是一種是相當複雜的形狀，因此只能用3D列印來製作，所幸現在已相當普及，成本也不再是問題。

研究團隊正爲環形螺旋槳申請了專利，雖然尚不清楚是否有將其商業化的計劃，但MIT似乎準備將它授權給感興趣的製造商。