我們坐的飛機有很多活動的機件，旋轉的渦輪與螺旋槳製造的推進力，讓飛機起飛前進，沒有活動的機件就無法產生推進力，飛機就不能離地，滑翔機雖然沒有活動機件，卻要靠別的力量牽引升空。但 MIT 的航空專家們卻突破了這一限制，讓一架重 2.45 公斤的小飛機，不加任何活動機件，飛了 60 米。

MIT 航太研究人員設計重 2.45 公斤無活動機件飛機飛 60 米。圖片：MIT

   這架像單薄的玩具小飛機，不靠活動機件製造動力起飛，所用的技術稱為「電動空氣動力學」(Electroaerodynamics)，是早在 1960 年代出現的理論，但認為落實困難。2009 年，MIT 航太教授 Steven Barrett 重新研究這一理論，認為或可以做到類似科幻影劇的先進飛行器。

   經 9 年的實驗，成功的證實這個理論可行，持續的發展，可使航空業更安全、靜音、容易維護，更重要的是減少空污排放，因為所用的唯一能源只有電池。

   「離子風」(Ionic Wind) 是讓小飛機起飛的動力，離子 (Ion) 是電子數量增加或減少的原子，一個原子的電子與質子的數量通常相等，成為穩定不帶電的中性，一旦在電場被「離子化」，電子的數量就會變動，增加電子的原子就成為帶負電的「負離子」，失去電子的原子就成為帶正電的「正離子」。

   中性原子穩定，但離子則呈相互吸引狀態，離子風就是運用這一基本原理製造出來的。如果再仔細看一下飛機的構造，翅膀下面長水平方向，有一個長圓形機頭，連一根細長機身到機尾，機尾有一個豎起來的小翅膀。

   機頭是一個電極，機尾豎起來的小翅膀是另一個電極，機頭的電極經電池充到 20,000 伏，而機尾則充到 -20,000 伏，等於相差 40,000 伏，戲劇化的運作就此開始。

   機頭 20,000 伏電極的電場，使周遭空氣中的分子離子化，產生負離子與正離子，而正離子受機尾負電極的吸引，就快速流向機尾，在流動途中會使空氣中的分子顛簸，而離子撞擊到空氣分子也會有能量的傳遞，這樣周而復始的加速運作，就在機頭與機尾之間「颳起」非常小的風，又是在翅膀之下，飛機就飛起來了。

   事實上電極不只一個，而且是很多個，才能產生離子風，下圖是 Nature 期刊的進一步解說。左圖 a 是高壓電極 (Emitter) 製造的電暈放電，離子化空氣中的分子，產生負離子與正離子，正離子受到遠端負電極 (Collector) 的吸引，衝出電暈範圍。右圖 b 是正離子流向負電極（紅箭頭），而產生的離子風也吹向負電極（黑箭頭），也就是機尾。

a. 高壓電極製造電暈放電。 b. 正離子流向負電極產生離子風。圖片：Nature 期刊

   離子風力雖然以電池為能源，卻不同於電動飛機。電動飛機是用電動發動機替太內燃機，所用的電力可從多種來源，包括電池、地面連線、太陽能電池、超大電容器、燃料電池、遠端無線傳遞能源，多年來各種實驗仍然不斷進行，2016 年瑞士的 Solar Impulse 2 電動飛機，以完全太陽能環繞地球一周，可以說是目前成功的電動飛機。

   不用活動機件的飛機，是另一個領域，以 MIT 的簡單雛形機，發展的空間還很大，Steven Barrett 教授說下一步是暗藏電極，融入飛機表面，同時也可以用離子的動力控制方向，飛機上傳統的起降舵與方向舵，也不再需要，飛機的表面就更光滑了。

   至於離子動力的實用，Steven Barrett 教授說可以用在小型無人機，以及一些類似仍在發展的雛形機，也希望朝向大型飛機發展，甚至可以搭乘旅客。