來源:新華社
中評社香港7月19日電/新華社報導,續航能力關乎無人機的“生命力”,太陽能供能是實現無人機長時續航的重要路徑之一。北京航空航天大學科研團隊利用自主開發的新型靜電電機,成功研製出僅重4.21克的太陽能動力微型無人機,實現純自然光供能下的持續飛行。相關成果7月18日在國際學術期刊《自然》發表。
太陽能驅動大型無人機飛行已不是新鮮事,然而如何借太陽能驅動微型無人機一直是業界難題。當前無人機通常採用傳統的電磁電機作為發動機部件,儘管目前太陽能電板轉化率偏低,但大型無人機可裝載大面積太陽能電板,以提供足夠動能;於微型無人機而言,電磁電機在微型化後轉速上升、發熱增高,能量轉化率急劇下降,同時由於機身無法承受大面積太陽能電板負重,導致其無法飛行。
走進北航能源與動力工程學院實驗室,記者看到,這款微型無人機翼展約20厘米,底部裝有兩片僅不到半個巴掌大小的普通太陽能電池片。它如何實現飛行?
“關鍵是動力系統。”北航能源與動力工程學院教授漆明淨說,首要考慮讓動力系統減少熱量損耗,使太陽能電池片產生的電能高效轉化為動能。團隊創新性提出一種新型靜電驅動方案,研製出轉速低、發熱少、效率高的微型靜電電機,實現微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續飛行。
漆明淨介紹,靜電電機之所以能減少發熱,是因為靜電具有高電壓、低電流的特性,電流越小,發熱越少。“跟冬天穿衣服時的靜電原理一致。衣服上靜電的電壓能達到上千伏甚至上萬伏,但由於電荷少、電流小,產生的電功率小,對人體幾乎無影響。”他說,團隊專門研製出僅重1.13克的超輕質高壓電能變換器,將太陽能電池片產生的電壓從4.5伏左右提高至9000伏,打造出靜電系統。
“太陽能微型無人機可實現長航時飛行,未來進一步開發後,有望在應急救援、狹窄空間檢測等場景中應用。”北航能源與動力工程學院教授閆曉軍說。