科學(xué)家研發(fā)太陽光驅(qū)動微型飛行器開辟持續(xù)飛行新時代

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2024-07-18 21:23:56 中國新聞網(wǎng)

中國科研團隊最近取得了一項飛行器技術(shù)的重大突破，自主研發(fā)出全球最輕、最小的太陽光驅(qū)動微型飛行器——靜電飛行器CoulombFly。這款創(chuàng)新設(shè)備的核心是一臺新型微型靜電電機，能夠在純自然陽光照射下獲取能量，實現(xiàn)起飛及長時間飛行。

這項成果出自北京航空航天大學(xué)能源與動力工程學(xué)院的智能推進實驗室，研究論文題目為“太陽光供能下超輕質(zhì)微型飛行器的持續(xù)飛行”，并于7月17日晚在北京時間在國際頂尖學(xué)術(shù)雜志《自然》上發(fā)表。值得注意的是，這是中國科學(xué)家在飛行器領(lǐng)域的自主研發(fā)成果首次登上《自然》雜志，同時，《科學(xué)》雜志也對此進行了特別報道。

微型飛行器因其小巧、輕便及高度靈活性，能在有限空間內(nèi)執(zhí)行特殊任務(wù)，如偵察、檢測和物資傳輸，具有廣泛的應(yīng)用前景。但以往的微型飛行器面臨飛行時間短暫的問題，特別是當(dāng)質(zhì)量低于10克時，通常飛行時間不超過10分鐘。背后的原因在于傳統(tǒng)電磁電機微型化后的效率問題，其高轉(zhuǎn)速和高發(fā)熱導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率驟降，甚至不足10%，加之太陽能電池面積限制，無法滿足長時間飛行的能量需求。

為克服這些挑戰(zhàn)，北航團隊從微型發(fā)動機原理入手，創(chuàng)新性地提出了靜電驅(qū)動方案，并成功開發(fā)出轉(zhuǎn)速適中、發(fā)熱少、效率高的微型靜電電機，從而構(gòu)建了靜電飛行器。該飛行器結(jié)合了低能耗和高升力的特點，首次在純自然太陽光的供能下完成了起飛和持續(xù)飛行的壯舉，一次耐力測試中更是連續(xù)飛行1小時而性能未見衰退。

這款靜電飛行器的體積僅為巴掌大小，重量甚至輕于一張A4紙，僅為4.21克，尺寸和重量分別僅為之前世界紀(jì)錄保持者的十分之一和六百分之一。在實際應(yīng)用上，它有望在地震救援等緊急情況下，進入狹窄空間進行巡查和信息收集，為救援行動提供關(guān)鍵信息支持。

團隊成員還展望了未來，表示這種僅依賴自然陽光就能維持飛行的微型飛行器，將極大拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，是微型飛行器技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑，未來目標(biāo)是進一步延長飛行時間并擴大應(yīng)用范圍。此外，他們已規(guī)劃出一款更加微型化的靜電飛行器方案，翼展僅8毫米，質(zhì)量9毫克，飛行功率低于1毫瓦，預(yù)示著靜電電機技術(shù)在推動飛行器微型化進程中的巨大潛力。

(責(zé)任編輯：張蕾)

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