科學(xué)家研發(fā)太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)微型飛行器開(kāi)辟持續(xù)飛行新時(shí)代

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2024-07-18 21:23:56 中國(guó)新聞網(wǎng)

中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)最近取得了一項(xiàng)飛行器技術(shù)的重大突破,，自主研發(fā)出全球最輕,、最小的太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)微型飛行器——靜電飛行器CoulombFly。這款創(chuàng)新設(shè)備的核心是一臺(tái)新型微型靜電電機(jī)，能夠在純自然陽(yáng)光照射下獲取能量,，實(shí)現(xiàn)起飛及長(zhǎng)時(shí)間飛行,。

這項(xiàng)成果出自北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院的智能推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,，研究論文題目為“太陽(yáng)光供能下超輕質(zhì)微型飛行器的持續(xù)飛行”,，并于7月17日晚在北京時(shí)間在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)雜志《自然》上發(fā)表。值得注意的是,，這是中國(guó)科學(xué)家在飛行器領(lǐng)域的自主研發(fā)成果首次登上《自然》雜志,，同時(shí)，《科學(xué)》雜志也對(duì)此進(jìn)行了特別報(bào)道,。

微型飛行器因其小巧,、輕便及高度靈活性，能在有限空間內(nèi)執(zhí)行特殊任務(wù),，如偵察,、檢測(cè)和物資傳輸，具有廣泛的應(yīng)用前景,。但以往的微型飛行器面臨飛行時(shí)間短暫的問(wèn)題,，特別是當(dāng)質(zhì)量低于10克時(shí)，通常飛行時(shí)間不超過(guò)10分鐘,。背后的原因在于傳統(tǒng)電磁電機(jī)微型化后的效率問(wèn)題,，其高轉(zhuǎn)速和高發(fā)熱導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率驟降，甚至不足10%,，加之太陽(yáng)能電池面積限制,，無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間飛行的能量需求。

為克服這些挑戰(zhàn),，北航團(tuán)隊(duì)從微型發(fā)動(dòng)機(jī)原理入手,，創(chuàng)新性地提出了靜電驅(qū)動(dòng)方案,，并成功開(kāi)發(fā)出轉(zhuǎn)速適中,、發(fā)熱少,、效率高的微型靜電電機(jī)，從而構(gòu)建了靜電飛行器,。該飛行器結(jié)合了低能耗和高升力的特點(diǎn),，首次在純自然太陽(yáng)光的供能下完成了起飛和持續(xù)飛行的壯舉，一次耐力測(cè)試中更是連續(xù)飛行1小時(shí)而性能未見(jiàn)衰退,。

這款靜電飛行器的體積僅為巴掌大小,，重量甚至輕于一張A4紙，僅為4.21克,，尺寸和重量分別僅為之前世界紀(jì)錄保持者的十分之一和六百分之一,。在實(shí)際應(yīng)用上，它有望在地震救援等緊急情況下,，進(jìn)入狹窄空間進(jìn)行巡查和信息收集,，為救援行動(dòng)提供關(guān)鍵信息支持。

團(tuán)隊(duì)成員還展望了未來(lái),，表示這種僅依賴(lài)自然陽(yáng)光就能維持飛行的微型飛行器,，將極大拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，是微型飛行器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑,，未來(lái)目標(biāo)是進(jìn)一步延長(zhǎng)飛行時(shí)間并擴(kuò)大應(yīng)用范圍,。此外，他們已規(guī)劃出一款更加微型化的靜電飛行器方案,，翼展僅8毫米,，質(zhì)量9毫克，飛行功率低于1毫瓦,，預(yù)示著靜電電機(jī)技術(shù)在推動(dòng)飛行器微型化進(jìn)程中的巨大潛力,。

(責(zé)任編輯：張蕾)

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