記者7月18日從北京航空航天大學(xué)獲悉，該校能源與動力工程學(xué)院教授漆明凈和閆曉軍領(lǐng)銜的團(tuán)隊，成功研制出靠純自然光供能實現(xiàn)起飛和持續(xù)飛行的靜電飛行器CoulombFly（Coulomb意為庫侖，是電荷單位）。該微型飛行器由一種新型靜電電機(jī)作為發(fā)動機(jī)核心，未來將大幅增加微型飛行器的飛行時長，拓展其應(yīng)用范圍。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《自然》期刊，并同時獲得《自然》和《科學(xué)》首頁推薦。
據(jù)介紹，得益于小體積、輕質(zhì)量、高機(jī)動等特點，微型飛行器能夠在狹小空間執(zhí)行拍照、探測和運輸?shù)忍胤N任務(wù)，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景。然而，此類飛行器普遍存在飛行時間短的痛點。當(dāng)飛行器重量小于10克時，飛行時間一般不超過10分鐘。這是因為微型飛行器一般采用傳統(tǒng)的電磁電機(jī)作為發(fā)動機(jī)的驅(qū)動部件，電磁電機(jī)在微型化后轉(zhuǎn)速高、發(fā)熱大，能量轉(zhuǎn)化效率急劇下降。微型電磁電機(jī)效率下降后，如果采用供電方便的自然太陽光作為能量來源，受限于太陽能電池的面積，很難滿足飛行需求。
為了解決上述難題，該團(tuán)隊從微型發(fā)動機(jī)的原理方面尋求突破，提出一種新的靜電驅(qū)動方案，研制在微小尺寸下轉(zhuǎn)速低、發(fā)熱小、效率高的微型靜電電機(jī)，并成功試飛靜電飛行器CoulombFly。該飛行器主要由靜電發(fā)動機(jī)和超輕質(zhì)高壓電源組成，具備低功耗和高升力優(yōu)勢，首次實現(xiàn)了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續(xù)飛行。
據(jù)介紹，在微型靜電電機(jī)和超輕質(zhì)高壓電源的助力下，CoulombFly的整機(jī)僅有巴掌大?。ㄒ碚?0厘米），重量比一張A4紙還輕（4.21克），尺寸和重量分別是此前世界最小、最輕太陽能飛行器的1/10和1/600。團(tuán)隊還進(jìn)一步提出一款翼展8毫米、質(zhì)量9毫克的超微型靜電飛行器，飛行功耗不到1毫瓦，展示了靜電電機(jī)在飛行器進(jìn)一步微型化中的巨大潛力。
據(jù)悉，此前該領(lǐng)域的最高水平成果是哈佛大學(xué)2019年在《自然》發(fā)表的Robobee飛行器，該飛行器仍需采用人工光源（三倍太陽光）才能實現(xiàn)持續(xù)飛行。北航團(tuán)隊的此項成果僅依靠自然光即可實現(xiàn)持續(xù)飛行，可極大拓展此類飛行器的使用范圍，在微型飛行器的發(fā)展進(jìn)程中具有里程碑意義。
記者7月18日從北京航空航天大學(xué)獲悉，該校能源與動力工程學(xué)院教授漆明凈和閆曉軍領(lǐng)銜的團(tuán)隊，成功研制出靠純自然光供能實現(xiàn)起飛和持續(xù)飛行的靜電飛行器CoulombFly（Coulomb意為庫侖，是電荷單位）。該微型飛行器由一種新型靜電電機(jī)作為發(fā)動機(jī)核心，未來將大幅增加微型飛行器的飛行時長，拓展其應(yīng)用范圍。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《自然》期刊，并同時獲得《自然》和《科學(xué)》首頁推薦。
據(jù)介紹，得益于小體積、輕質(zhì)量、高機(jī)動等特點，微型飛行器能夠在狹小空間執(zhí)行拍照、探測和運輸?shù)忍胤N任務(wù)，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景。然而，此類飛行器普遍存在飛行時間短的痛點。當(dāng)飛行器重量小于10克時，飛行時間一般不超過10分鐘。這是因為微型飛行器一般采用傳統(tǒng)的電磁電機(jī)作為發(fā)動機(jī)的驅(qū)動部件，電磁電機(jī)在微型化后轉(zhuǎn)速高、發(fā)熱大，能量轉(zhuǎn)化效率急劇下降。微型電磁電機(jī)效率下降后，如果采用供電方便的自然太陽光作為能量來源，受限于太陽能電池的面積，很難滿足飛行需求。
為了解決上述難題，該團(tuán)隊從微型發(fā)動機(jī)的原理方面尋求突破，提出一種新的靜電驅(qū)動方案，研制在微小尺寸下轉(zhuǎn)速低、發(fā)熱小、效率高的微型靜電電機(jī)，并成功試飛靜電飛行器CoulombFly。該飛行器主要由靜電發(fā)動機(jī)和超輕質(zhì)高壓電源組成，具備低功耗和高升力優(yōu)勢，首次實現(xiàn)了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續(xù)飛行。
據(jù)介紹，在微型靜電電機(jī)和超輕質(zhì)高壓電源的助力下，CoulombFly的整機(jī)僅有巴掌大?。ㄒ碚?0厘米），重量比一張A4紙還輕（4.21克），尺寸和重量分別是此前世界最小、最輕太陽能飛行器的1/10和1/600。團(tuán)隊還進(jìn)一步提出一款翼展8毫米、質(zhì)量9毫克的超微型靜電飛行器，飛行功耗不到1毫瓦，展示了靜電電機(jī)在飛行器進(jìn)一步微型化中的巨大潛力。
據(jù)悉，此前該領(lǐng)域的最高水平成果是哈佛大學(xué)2019年在《自然》發(fā)表的Robobee飛行器，該飛行器仍需采用人工光源（三倍太陽光）才能實現(xiàn)持續(xù)飛行。北航團(tuán)隊的此項成果僅依靠自然光即可實現(xiàn)持續(xù)飛行，可極大拓展此類飛行器的使用范圍，在微型飛行器的發(fā)展進(jìn)程中具有里程碑意義。
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-2-9348-0.html世界最輕最小純自然光供能微型飛行器研制成功
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