Сверхлегкий микродрон
Ученые университета Beihang в Пекине построили летающий дрон, который может поместиться на ладони человека и может летать бесконечно, пока на него светит солнце, пишет издание IEEE Spectrum.
По словам исследователей, это самым маленький и легкий летательный аппарат на солнечных батареях. Их новый сверхлегкий CoulombFly весит всего 4,21 г при размахе крыльев 20 см. Это примерно в 10 раз меньше и примерно в 600 раз легче предыдущего самого маленького летательного аппарата на солнечной энергии — квадрокоптера шириной два метра и весом 2,6 кг.
Такая техника в первую очередь может использоваться для дальней и длительной воздушной разведки.
Пока светит солнце
Главная проблема, с которой в настоящее время сталкиваются микролетательные аппараты (MAV), — это ограниченное время полета, обычно около 30 минут. Сверхлегкие MAV весом менее 10 граммов часто могут оставаться в воздухе не больше 10 минут.
Солнечный свет как источник энергии — это один из возможных способов продлить срок службы. CoulombFly использует электростатический двигатель, который производит движение с помощью электростатических полей.
Электростатические двигатели обычно используются в качестве датчиков в микроэлектромеханических системах, а не для воздушного движения. Тем не менее, при массе всего 1,52 грамма электростатический двигатель, который использовали ученые, имеет эффективность подъемной силы в два-три раза выше, чем у других двигателей MAV.
В ходе испытаний в условиях естественного солнечного света — около 920 Вт света на квадратный метр — CoulombFly успешно взлетел в течение одной секунды и продержался в воздухе в течение часа без ухудшения характеристик.
Электростатический двигатель имеет два вложенных друг в друга кольца. Внутреннее кольцо представляет собой вращающийся ротор, имеющий 64 планки, каждая из которых сделана из листа углеродного волокна, покрытого алюминиевой фольгой. Внешнее кольцо оснащено восемью чередующимися парами положительных и отрицательных электродных пластин, тоже изготовленных из углеродного волокна, покрытого алюминием.
Солнечный свет электрически заряжает внешнее кольцо CoulombFly, а 16 пластин внутреннего кольца генерируют электрические поля. Щетки на внешнем кольце касаются внутреннего кольца, заряжая ламели ротора. Электрические поля пластин внешнего кольца оказывают силу на заряженные ламели ротора, заставляя внутреннее кольцо и пропеллер вращаться.
Планы исследователей
«Моя конечная цель — создать сверхмаленький летательный аппарат, размером и весом с комара, с размахом крыльев менее одного сантиметра», — сказал Минцзин Ци (Mingjing Qi), профессор энергетики и энерготехники в Университете Бэйхан в Пекине. «Я считаю, что с продолжающимся развитием технологии микросхем мы сможем это осуществить», — добавил ученый.
Ци и его коллеги, создавшие CoulombFly, разработали прототип такого аппарата шириной восемь миллиметров и массой девять миллиграммов, но он пока не может летать самостоятельно.
Разработчики уже планируют решить следующую задачу — оснастить транспортное средство крошечной литий-ионной батареей. Это будет означать, что оно сможет накапливать энергию от своих солнечных панелей и летать даже тогда, когда нет солнца, что потенциально позволяет работать круглосуточно.
«В будущем мы планируем использовать эту силовую установку в различных типах летательных аппаратов, таких как самолеты и винтокрылые машины», — сказал Ци.
Поделиться
