原创 世界最轻最香港正马会资枓小 中国科学家成功研发太阳光驱动微型飞行器

中新网北京7月18日电 (记者 孙自法)中国科学家最近自主研发成功世界上迄今最轻、最小的太阳光驱动微型飞行器——静电飞行器(CoulombFly),其由一种新型微型静电电机作为发动机核心,可实现在纯自然太阳光条件下的供能起飞和长时间持续飞行。

这一飞行器领域的重要研究突破,由北京航空航天大学(北航)能源与动力工程学院智能推进实验室科研团队完成,相关成果论文以“太阳光供能下超轻质微型飞行器的持续飞行”为题,于北京时间7月17日夜间在国际著名学术期刊《自然》上线发表。据了解,这是飞行器领域中国科学家自主研发成果首次在《自然》发表,著名国际学术期刊《科学》也在官网以最新消息方式报道了这项成果。

7月17日下午,北航科研团队在智能推进实验室展示研发成功的静电飞行器样机。中新网记者 孙自法 摄

论文通讯作者、北航教授漆明净接受记者采访介绍说,微型飞行器得益于小体积、轻质量、高机动等特点,能够在狭小空间执行拍照、探测和运输等特殊任务,在国民经济领域拥有广泛应用前景。然而,此类飞行器普遍存在飞行时间短的痛点问题,尤其当重量小于10克时,其飞行时间一般不超过10分钟。

他指出,究其原因,目前微型飞行器一般采用传统的电磁电机作为发动机的驱动部件,电磁电机在微型化后转速高、发热大,能量转化效率急剧下降,甚至降到10%以下。微型电磁电机效率下降后,如果采用供电方便的自然太阳光作为能源来源,受限于太阳能电池的面积,很难满足飞行需求。

为解决上述难题,北航科研团队从微型发动机的原理方面寻求突破,提出一种新的静电驱动方案,研制在微小尺寸下转速低、发热小、效率高的微型静电电机,在此基础上成功研发静电飞行器。它主要由静电发动机和超轻质高压电源组成,具备低功耗和高升力优势,并首次实现了微型飞行器在纯自然太阳光供能下的起飞和长时间持续飞行。

在一次耐久性测试中,静电飞行器能持续飞行1小时,并且没有出现性能退化。

7月17日下午,论文通讯作者、北航教授漆明净(右)和论文共同第一作者、北航博士研究生彭谨哲在智能推进实验室接受采访,展示静电飞行器样机并合影。中新网记者 孙自法 摄

论文共同第一作者、北航博士研究生彭谨哲说,在新型微型静电电机和超轻质高压电源的助力下,本次研发静电飞行器的整机仅有巴掌大小(翼展20厘米),重量比一张A4纸还轻(4.21克),尺寸和重量分别是此前世界最小、最轻太阳能飞行器的1/10和1/600。应用方面,静电飞行器可用于地震等灾后救援,开展狭窄空间巡查和信息采集任务,为救援提供信息支撑。

论文共同通讯作者、北航教授闫晓军表示,本次研发的静电飞行器仅依靠自然太阳光即可实现持续飞行,可极大拓展此类飞行器的使用范围,在微型飞行器的发展进程中具有里程碑意义。未来,将大幅增加微型飞行器的飞行时长,拓展其应用范围。

静电飞行器的静电电机结构设计和效率特性。科研团队/供图

论文第一作者、北航博士研究生申威透露,在这次发表成果基础上,他们还提出一款翼展8毫米、质量9毫克的超微型静电飞行器研发方案,其飞行功耗不到1毫瓦,展示出静电电机对飞行器进一步微型化发展具有巨大潜力。(完)

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评论
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