Группа исследователей из Пекинского университета авиации и космонавтики под руководством доцента Минцзин Ци представила сверхлёгкий летательный аппарат, работающий на солнечной энергии. Новый дрон, получивший название CoulombFly , весит всего 4,21 грамма, что сопоставимо с весом кусочка сахара.
Главная особенность CoulombFly – инновационная система электростатического привода. Она состоит из мотора с ротором и статором, 10-сантиметрового пропеллера, преобразователя высокого напряжения и солнечных элементов. Статор двигателя имеет уникальную конструкцию: он включает восемь пар чередующихся положительных и отрицательных электродов, расположенных по кругу. Каждый электрод оснащен щеткой для передачи заряда на лопасти ротора.
При подаче высокого постоянного напряжения создаются электростатические поля. Лопасти ротора, проходя мимо чередующихся положительных и отрицательных электродов, переносят заряд, что и приводит к вращению.
Главным достижением команды стал устойчивый полет CoulombFly в условиях естественного солнечного света. Это важный шаг в развитии микро-беспилотников (MAV) с длительным временем полета. Стоит отметить, что существующие устройства MAV способны находиться в воздухе около 10 минут. Кроме того, по мере уменьшения размеров дронов, использующих батареи и электромоторы, их эффективность падает из-за возрастающего влияния таких факторов, как трение.
Исследователи считают, что разработка значительно расширит возможности MAV. Например, модернизированные дроны можно будет использовать для воздушной разведки на больших расстояниях.
Несмотря на впечатляющие результаты, у CoulombFly есть ряд ограничений. Например, дрон пока не имеет системы управления и использует вертикальные направляющие для стабилизации. Кроме того, работа устройства напрямую зависит от интенсивности солнечного света. Для решения этих проблем инженеры планируют разработать комбинированную систему питания, включающую солнечные элементы и аккумулятор.
Команда Минцзин Ци не останавливается на достигнутом и уже работает над еще более миниатюрным прототипом с размахом крыльев всего 8 миллиметров. Однако этот образец сейчас может летать только на привязи.
Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature. Ученые подчеркивают, что их разработка открывает новые перспективы в создании сверхмалых летательных аппаратов и может стать альтернативой существующим конструкциям микро-беспилотников. Однако стоит отметить, что легкая конструкция дрона делает его довольно хрупким.