环形螺旋桨低噪低阻力 将彻底改变航空与水运推进系统

安装环形螺旋桨的4轴飞行器。（图/MIT）

不管是飞机、直升机，或是水上航行的船只，都使用螺旋桨来推动空气或水流来前进，在经过演化之后，又有各种新的变形，包括「旋翼」、「桨叶」或「风扇」，原理都相似。不过螺旋桨的末端会与介质产生巨大的振动，也就造成明显的噪声，这是桨叶切过介质而造成的，现在，一种环形的螺旋桨已被发明，它没有末端，也就不会造成明显的风切（或水切），噪音立即小了很多，这种新一代的螺旋桨，可能将彻底改变航空、航运的游戏规则。

中国童玩竹蜻蜓，是最早的螺旋桨。（图/shutterstock）

新阿特拉斯（New Altas）报导，螺旋桨是谁发明的？或许是中国人。2400年前就出现的中国童玩「竹蜻蜓」，是首次利用旋转而飞行的物体，西晋的道士葛洪，在《抱朴子》一书中提到了竹蜻蜓。大约是在中世纪后期，竹蜻蜓随着丝绸之路传到了西欧，许多艺术家（同时也是工匠与发明家）立即着迷这种会飞的小童玩。法国卢浮宫收藏的一副作画于15世纪，作者不明的圣母与圣子画像中，年幼的耶稣拿着竹蜻蜓在把玩。到了18世纪，有了蒸气机之后，用螺旋桨来推进船只的设想终于具体化，最早应用螺旋桨推进的是迷你潜水艇，之后应用到船舶，取代了明轮船。到了1903年，莱特兄弟在风洞中开发出第一具航空螺旋桨，开始推进飞机起飞。

现在也该到了下一阶段的进步，麻州理工学院林肯实验室（MIT Lincoln Laboratory）的静音离子推进飞机团队，发明了形状奇特的环形螺旋桨，将是航空和海洋领域的革命性进步。它有两大好处，首先效率有了明显的提升，运行的声音，其次比传统螺旋桨安静得多。

在法国卢浮宫收藏，绘于15世纪的「圣母与圣子」，小耶稣拿着竹蜻蜓，另一手拿着缠绳。（图/网络）

MIT的汤马斯‧塞巴斯汀博士（Thomas Sebastian）说：「我们可以看看机翼，机翼末稍的气流会出现涡流，会影响升力，也加了一些阻力，这一直都是个航空问题。大约在第二次世界大战期间，就有人提出环形机翼的概念，就不会出现涡流。」

塞巴斯汀继续说：「我们思考了环形机翼形状的概念，然后希望能制造出更安静的螺旋桨。我有一个非常了不起的实习生，他一直在推动这个想法。并使用3D列印机，将它做了出来，经过多次迭代，终于有了满意的成果。」

在测试视频中，螺旋螺旋桨的运作声音，更像是一阵急促的微风，而不是螺旋桨种尖锐的声音。

用在船只的环形螺旋桨。（图/MIT）

塞巴斯汀说：「我们认为让螺旋桨更安静的关键是，将螺旋桨产生的涡流分布到整个形状，而不是仅仅在尖端。这使得它在空气中消散得更快。涡流不会传播那么远，声音也就不明显了。」

当然，它并不好制作，是一种是相当复杂的形状，因此只能用3D打印来制作，所幸现在已相当普及，成本也不再是问题。

研究团队正为环形螺旋桨申请了专利，虽然尚不清楚是否有将其商业化的计划，但MIT似乎准备将它授权给感兴趣的制造商。