2024年07月19日
新華社北京7月18日電（記者 趙旭）續航能力關乎無人機的“生命力”，太陽能供能是實現無人機長時續航的重要路徑之一。北京航空航天大學科研團隊利用自主開發的新型靜電電機，成功研制出僅重4.21克的太陽能動力微型無人機，實現純自然光供能下的持續飛行。相關成果7月18日在國際學術期刊《自然》發表。
太陽能驅動大型無人機飛行已不是新鮮事，然而如何借太陽能驅動微型無人機一直是業界難題。當前無人機通常采用傳統的電磁電機作為發動機部件，盡管目前太陽能電板轉化率偏低，但大型無人機可裝載大面積太陽能電板，以提供足夠動能；于微型無人機而言，電磁電機在微型化后轉速上升、發熱增高，能量轉化率急劇下降，同時由于機身無法承受大面積太陽能電板負重，導致其無法飛行。
走進北航能源與動力工程學院實驗室，記者看到，這款微型無人機翼展約20厘米，底部裝有兩片僅不到半個巴掌大小的普通太陽能電池片。它如何實現飛行？
“關鍵是動力系統。”北航能源與動力工程學院教授漆明凈說，首要考慮讓動力系統減少熱量損耗，使太陽能電池片產生的電能高效轉化為動能。團隊創新性提出一種新型靜電驅動方案，研制出轉速低、發熱少、效率高的微型靜電電機，實現微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續飛行。
漆明凈介紹，靜電電機之所以能減少發熱，是因為靜電具有高電壓、低電流的特性，電流越小，發熱越少。“跟冬天穿衣服時的靜電原理一致。衣服上靜電的電壓能達到上千伏甚至上萬伏，但由于電荷少、電流小，產生的電功率小，對人體幾乎無影響。”他說，團隊專門研制出僅重1.13克的超輕質高壓電能變換器，將太陽能電池片產生的電壓從4.5伏左右提高至9000伏，打造出靜電系統。
“太陽能微型無人機可實現長航時飛行，未來進一步開發后，有望在應急救援、狹窄空間檢測等場景中應用。”北航能源與動力工程學院教授閆曉軍說。
