Летает, пока светит солнце: создан самый маленький БПЛА на солнечных батареях

Китайские ученые создали самый маленький и легкий летательный аппарат на солнечных батареях CoulombFly, который потенциально может летать бесконечно, пока на него светит солнце. Об этом пишет портал IEEE Spectrum.

Сообщается, что CoulombFly весит всего 4,21 грамма при размахе крыльев 20 сантиметров. Главная проблема, с которой в настоящее время сталкиваются столь маленькие БПЛА, — ограниченное время полета. Дроны, которые весят менее 10 граммов, часто могут оставаться в воздухе менее 10 минут. Ученые решили эту проблему с помощью солнечного света.

CoulombFly оснащен электростатическим двигателем, который приводит БПЛА в движение с помощью электростатических полей. Такие двигатели обычно используются в качестве датчиков в микроэлектромеханических системах, а не для воздушного движения. Однако при массе всего 1,52 грамма электростатический двигатель, который использовали ученые, имеет эффективность подъемной силы в два-три раза выше, чем двигатели других крошечных дронов.

Как отмечают в издании, предыдущие БПЛА, работающие на солнечном свете, обычно работали на электромагнитных двигателях, которые используют электромагниты для движения. Однако чем меньше аппарат, тем меньше у него площадь поверхности, с которой он может собирать солнечный свет. Меньшие электромагнитные двигатели также испытывают большее трение, чем большие, а также большие потери энергии из-за электрического сопротивления их компонентов.

Что касается электростатического двигателя, он имеет два вложенных друг в друга кольца. Внутреннее кольцо являет собой вращающийся ротор, имеющий 64 планки из углеродного волокна, покрытого алюминиевой фольгой. Внешнее кольцо оснащено 8 парами положительных и отрицательных электродных пластин, также сделанных из листа углеродного волокна, связанного с алюминиевой фольгой. Край каждой пластины имеет щетку из алюминия, которая касается планок внутреннего кольца.

Над электростатическим двигателем CoulombFly расположен пропеллер шириной 20 сантиметров, соединенный с ротором. Под двигателем находятся два тонкопленочных солнечных элемента из арсенида галлия с высокой плотностью мощности, каждый размером 4 на 6 сантиметров, массой 0,48 грамм и эффективностью преобразования энергии более 30%.

CoulombFly испытали в условиях естественного солнечного света. В ходе тестирования он успешно взлетел за секунду и продержался в воздухе в течение часа без ухудшения характеристик.

"Моя конечная цель — создать сверхмаленький летательный аппарат, размером и весом с комара, с размахом крыльев менее 1 сантиметра", — отметил Минцзин Ци, профессор энергетики и энерготехники в Университете Бэйхан в Пекине.

По словам Минцзина Ци, такой аппарат должен нести крошечную литий-ионную батарею. Это позволит ему накапливать энергию от солнечных панелей и летать даже тогда, когда нет солнца, что потенциально позволяет работать круглосуточно. По словам исследователей, разработка может применяться для воздушной разведки и в других областях.

Кроме того, ученые из Бристольского университета разрабатывают бортовые ветроэнергетические системы, которые смогут собирать энергию из воздуха при помощи дронов.