
我国的科研团队已成功研发出世界上最轻、最小的纯自然光供能微型飞行器。这款被命名为CoulombFly的超轻型微型飞行器仅重4.21克,甚至比一只知了还要轻盈。
我国科学家的这项研究成果近日在国际权威学术期刊《自然》上发表,并得到了该杂志以及《科学》的首页推荐。
在阳光下的飞行测试。(视频00:26)展示了这款飞行器的独特魅力。在此之前,微型飞行器领域的最高成就是由哈佛大学在Nature杂志上发表的Robobee飞行器。Robobee仍需要三倍太阳光的人工光源才能实现持续飞行,而我们的CoulombFly仅依靠自然光就能实现持续飞行。这一突破意味着此类飞行器可以在更广泛的领域得到应用,对于微型飞行器的发展具有里程碑式的意义。
微型飞行器(MS)以其小体积、轻质量和高机动性的特点,能够在狭小空间执行拍照、探测和运输等任务,因此在经济领域具有广泛的应用前景。但长期以来,微型飞行器的续航能力一直是一个难题,尤其是当重量小于10克时,其飞行时间通常不超过10分钟。
北京航空航天大学的科研团队,由漆明净和闫晓军领衔,成功解决了这一难题。他们研发的新型微型飞行器采用了静电驱动推进系统和超轻千伏动力系统。
团队从微型发动机的原理入手,提出了一种新的静电驱动方案。这种微型静电电机在微小尺寸下具有转速低、小和效率高的优点。
这种静电发动机的核心是静电电机,它是一种依靠静子和转子间的库仑力产生连续旋转运动的新型微型电机。它具有结构简单和无需绕组的优势,其高电压和低电流的工作特性使得它在工作过程中少且无明显特征。与传统的电磁电机相比,静电电机在小质量情况下表现出更高的能量转化效率。这为微型飞行器提供了更高效的动力来源。
为了驱动静电电机,团队还研发了千伏级超轻质高压电源。该电源主要包括太阳能电池和升压电路两部分。升压电路能在仅重1.21克的情况下,将太阳能或锂电池输入的低压直流电转换为高压直流电,这使得高压电流在微小尺度下更容易获取。这一技术突破为微型飞行器提供了可靠的能源支持。
