イオン風

イオン風、イオン風、コロナ風、または電気風は、地面に対して高電圧がかかった鋭い導体（ポイントやブレードなど）の先端で発生するコロナ放電に関連する静電気力によって誘導される荷電粒子の気流です。イオン風は電気流体力学的現象です。イオン風発生器は、電気流体力学的スラスタと考えることもできます。

「イオン風」という用語は、正イオンと負イオンのみが主にこの現象に関与しているという誤解のため、誤った名称であると考えられています。2018年の研究では、負電圧期間中、電子は負イオンよりも大きな役割を果たすことがわかりました。その結果、「電気風」という用語がより正確な用語として提案されました。^[1]

この現象は現在、2018年に開発された初の固体飛行機 であるMITイオン風飛行機に利用されています。

1750年にB.ウィルソン^[2]は、同じコロナ放電に関連する反動力を実証しました。イオンスラスタの前身はコロナ放電風車でした。 ^[3]先端が鋭く曲がった自由に回転する風車のアームからのコロナ放電^{[4] [5]}は空気に空間電荷を与え、極性が先端と空気で同じであるため先端を反発します。^{[6] [7]}

ロンドン王立協会の機器学芸員であったフランシス・ホークスビーは、1709年に電気風に関する最初の報告を行った。 ^[8]マイロン・ロビンソンは、1950年代にこの現象への関心が再燃したときに、広範な参考文献と文献レビューを完成させた。^[9]

2018年、韓国とスロベニアの研究者らはシュリーレン写真法を用いて、電子とイオンがイオン風の発生に重要な役割を果たしていることを実験的に突き止めた。この研究は、イオン風の原因となる電気流体力学的な力が、電子とイオンが中性粒子を押しのけるときに生じる荷電粒子の抗力によって引き起こされるという直接的な証拠を初めて提供した。

2018年、 MITの研究者チームは、イオン風で推進する史上初の試作機であるMIT EAD Airframe Version 2を製作し、飛行に成功しました。^[10]

導体上の正味電荷は、双極子に関連する局所電荷分布を含め、すべて導体の外部表面に存在し (ファラデー ケージを参照)、平坦な表面よりも鋭い点やエッジの周囲に集中する傾向があります。つまり、鋭い導電性点上の電荷によって生成される電界は、大きく滑らかな球状の導電性シェル上に存在する同じ電荷によって生成される電界よりもはるかに強力です。この電界強度がコロナ放電開始電圧 (CIV) 勾配と呼ばれるものを超えると、先端の周囲の空気がイオン化され、導電性先端の暗闇の中で、かすかな紫色の小さなプラズマ ジェットが見えます。近くの空気分子がイオン化されると、帯電した先端と同じ極性を持つイオン化された空気分子が n 個生成されます。その後、先端は同様に帯電したイオン クラウドを反発し、イオン同士の反発により、クラウドはすぐに膨張します。このイオンの反発により、先端から電気の「風」が発せられ、通常は先端の気圧の変化によるシューというノイズが伴います。先端には反対の力が作用し、地面にしっかりと固定されていない場合は反動が生じる可能性があります。

羽根のないイオン風力発電機は逆の機能を実行し、周囲の風を利用してイオンを移動させ、集めたイオンから電気エネルギーを生み出します。

• 重力を制覇した男（タウンゼント・ブラウン伝記）ポール・シャッツキン著、2023年インコリジブル・アーツ、ISBN 978-0-9762000-3-1 
• 宇宙におけるプラズマ推進