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世界最輕最小純自然光供能微型飛行器研制成功
發(fā)布時(shí)間：2024-09-11 15:32:43
科技日報北京7月18日電（記者操秀英）記者18日從北京航空航天大學(xué)獲悉，世界該校能源與動(dòng)力工程學(xué)院教授漆明凈和閆曉軍領(lǐng)銜的最輕最小制成團隊，成功研制出靠純自然光供能實(shí)現起飛和持續飛行的純自靜電飛行器CoulombFly（Coulomb意為庫侖，是然光電荷單位）。該微型飛行器由一種新型靜電電機作為發(fā)動(dòng)機核心，供能功未來(lái)將大幅增加微型飛行器的微型飛行時(shí)長(cháng)，拓展其應用范圍。飛行相關(guān)成果近日在線(xiàn)發(fā)表于《自然》期刊，器研并同時(shí)獲得《自然》和《科學(xué)》首頁(yè)推薦。世界
據介紹，最輕最小制成得益于小體積、純自輕質(zhì)量、然光高機動(dòng)等特點(diǎn)，供能功微型飛行器能夠在狹小空間執行拍照、微型探測和運輸等特種任務(wù)，飛行在國民經(jīng)濟領(lǐng)域擁有廣泛應用前景。然而，此類(lèi)飛行器普遍存在飛行時(shí)間短的痛點(diǎn)。當飛行器重量小于10克時(shí)，飛行時(shí)間一般不超過(guò)10分鐘。這是因為微型飛行器一般采用傳統的電磁電機作為發(fā)動(dòng)機的驅動(dòng)部件，電磁電機在微型化后轉速高、發(fā)熱大，能量轉化效率急劇下降。微型電磁電機效率下降后，如果采用供電方便的自然太陽(yáng)光作為能量來(lái)源，受限于太陽(yáng)能電池的面積，很難滿(mǎn)足飛行需求。
為了解決上述難題，該團隊從微型發(fā)動(dòng)機的原理方面尋求突破，提出一種新的靜電驅動(dòng)方案，研制在微小尺寸下轉速低、發(fā)熱小、效率高的微型靜電電機，并成功試飛靜電飛行器CoulombFly。該飛行器主要由靜電發(fā)動(dòng)機和超輕質(zhì)高壓電源組成，具備低功耗和高升力優(yōu)勢，首次實(shí)現了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續飛行。
據介紹，在微型靜電電機和超輕質(zhì)高壓電源的助力下，CoulombFly的整機僅有巴掌大小（翼展20厘米），重量比一張A4紙還輕（4.21克），尺寸和重量分別是此前世界最小、最輕太陽(yáng)能飛行器的1/10和1/600。團隊還進(jìn)一步提出一款翼展8毫米、質(zhì)量9毫克的超微型靜電飛行器，飛行功耗不到1毫瓦，展示了靜電電機在飛行器進(jìn)一步微型化中的巨大潛力。
據悉，此前該領(lǐng)域的最高水平成果是哈佛大學(xué)2019年在《自然》發(fā)表的Robobee飛行器，該飛行器仍需采用人工光源（三倍太陽(yáng)光）才能實(shí)現持續飛行。北航團隊的此項成果僅依靠自然光即可實(shí)現持續飛行，可極大拓展此類(lèi)飛行器的使用范圍，在微型飛行器的發(fā)展進(jìn)程中具有里程碑意義。
