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僅靠自然光供能,就能實(shí)現(xiàn)起飛和持續(xù)飛行——
我國科研團(tuán)隊(duì)成功研制太陽能動(dòng)力微型飛行器
人民網(wǎng)北京7月19日電 (記者李依環(huán))記者從北京航空航天大學(xué)獲悉,該校能源與動(dòng)力工程學(xué)院教授漆明淨(jìng)和閆曉軍領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì),成功研制出靠純自然光供能實(shí)現(xiàn)起飛和持續(xù)飛行的靜電飛行器CoulombFly(Coulomb意為庫侖,是電荷單位),其尺寸和重量分別是此前世界最小、最輕太陽能飛行器的1/10和1/600。
記者了解到,該微型飛行器由一種新型靜電電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)核心,未來將大幅增加微型飛行器的飛行時(shí)長,拓展其應(yīng)用范圍。相關(guān)成果近日在線發(fā)表於《自然》期刊,並同時(shí)獲得《自然》和《科學(xué)》首頁推薦。
飛行器相關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。校方供圖
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹,得益於小體積、輕質(zhì)量、高機(jī)動(dòng)等特點(diǎn),微型飛行器能夠在狹小空間執(zhí)行拍照、探測和運(yùn)輸?shù)忍胤N任務(wù),在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景。然而,此類飛行器普遍存在飛行時(shí)間短的痛點(diǎn)。當(dāng)飛行器重量小於10克時(shí),飛行時(shí)間一般不超過10分鐘。這是因?yàn)槲⑿惋w行器一般採用傳統(tǒng)的電磁電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部件,電磁電機(jī)在微型化后轉(zhuǎn)速高、發(fā)熱大,能量轉(zhuǎn)化效率急劇下降。微型電磁電機(jī)效率下降后,如果採用供電方便的自然太陽光作為能量來源,受限於太陽能電池的面積,很難滿足飛行需求。
為了解決上述難題,該團(tuán)隊(duì)從微型發(fā)動(dòng)機(jī)的原理方面尋求突破,提出一種新的靜電驅(qū)動(dòng)方案,研制在微小尺寸下轉(zhuǎn)速低、發(fā)熱小、效率高的微型靜電電機(jī),並成功試飛靜電飛行器CoulombFly。該飛行器主要由靜電發(fā)動(dòng)機(jī)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(xiàn)了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續(xù)飛行。
據(jù)介紹,在微型靜電電機(jī)和超輕質(zhì)高壓電源的助力下,CoulombFly的整機(jī)僅有巴掌大小(翼展20厘米),重量比一張A4紙還輕(4.21克)。團(tuán)隊(duì)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(jī)在飛行器進(jìn)一步微型化中的巨大潛力。
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