Микродроновете с голям пробег са идеални за въздушни разузнавателни мисии
(снимка: CC0 Public Domain)
Китайски учени от университета Бейханг в Пекин разработиха миниатюрен дрон, захранван със слънчева енергия, който може да лети вечно, поне докато слънцето го огрява. Следващата цел на учените е такъв дрон с литиево-йонна батерия на борда да продължи да лети и през нощта.
Микродронът може да се побере в дланта на човек и да лети безкрайно, докато върху него падат слънчеви лъчи, отбелязва IEEE Spectrum в публикация за иновативната разработка. Според изследователите, това е най-малкият и най-лекият микролетателен апарат (MAV), задвижван от слънчева енергия.
Свръхлекият дрон CoulombFly тежи само 4,21 грама и има размах на крилете от 20 см. Той е около 10 пъти по-малък и около 600 пъти по-лек от предишния най-малък MAV със слънчева енергия, който представлява квадрокоптер с ширина 2 м и тегло 2,6 кг. Подобни апарати могат да се използват предимно за далечно и дългосрочно въздушно разузнаване.
Докато слънцето грее
Основното предизвикателство, пред което в момента са изправени микролетателните апарати, е тяхното ограничено време за полет, ограничено обикновено до 30 минути. Свръхлеките MAV с тегло под 10 грама често могат да останат във въздуха за не повече от 10 минути.
Слънчевата светлина като източник на енергия е един възможен начин за удължаване на експлоатационния живот на микродроновете. CoulombFly използва електростатичен двигател, който произвежда движение с помощта на електростатични полета.
Електростатичните двигатели обикновено се използват като сензори в микроелектромеханични системи, а не за въздушно задвижване. Въпреки това, тежащ само 1,52 грама, електростатичният двигател, използван от китайските учени, има 2-3 пъти по-висока ефективност на повдигане от другите MAV двигатели.
При тестване на естествена слънчева светлина – около 920W на квадратен метър – CoulombFly излита успешно в рамките на една секунда и остава във въздуха един час без влошаване на показателите.
Прототип на микродрона CoulombFly Photo (снимка: Beihang University / WeChat)
Електростатичният двигател има два пръстена, разположени един в друг. Вътрешният пръстен е въртящ се ротор, съдържащ 64 летви, всяка от които е направена от лист въглеродни влакна, покрит с алуминиево фолио. Външният пръстен е оборудван с осем редуващи се двойки положителни и отрицателни електродни пластини, също изработени от въглеродни влакна, покрити с алуминий.
Слънчевата светлина зарежда електрически външния пръстен на CoulombFly, докато 16-те плочи във вътрешния пръстен генерират електрически полета. Четките на външния пръстен докосват вътрешния пръстен, зареждайки лопатките на ротора. Електрическите полета на плочите на външния пръстен упражняват сила върху заредените лопатки на ротора, карайки вътрешния пръстен и витлото да се въртят.
Амбициозни планове
„Крайната ми цел е да създам ултра-малък летящ апарат, с размерите и теглото на комар, с размах на крилете по-малък от един сантиметър”, казва Мингджинг Ци, професор по енергетика в университета Бейханг в Пекин. „Вярвам, че с продължаващото развитие на технологията за чипове ще успеем да постигнем това”.
Ци и неговите колеги, създали CoulombFly, са разработили прототип на устройство, широко осем милиметра и тежащо девет милиграма, но то все още не може да лети самостоятелно.
Разработчиците вече се опитват да решат следващия проблем – да оборудват дрона с малка литиево-йонна батерия. Това означава, че устройството ще може да съхранява енергия от слънчевите си панели и да лети дори когато няма слънце, което потенциално ще му позволи да работи денонощно.
„В бъдеще планираме да използваме тази система за задвижване в различни видове летателни апарати, като самолети и роторкрафт машини”, казва Ци.