中新網(wǎng)北京7月18日電 (記者 孫自法)中國(guó)科學(xué)家最近自主研發(fā)成功世界上迄今最輕、最小的太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)微型飛行器——靜電飛行器(CoulombFly)，其由一種新型微型靜電電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)核心，可實(shí)現(xiàn)在純自然太陽(yáng)光條件下的供能起飛和長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)飛行。
這一飛行器領(lǐng)域的重要研究突破，由北京航空航天大學(xué)(北航)能源與動(dòng)力工程學(xué)院智能推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)成果論文以“太陽(yáng)光供能下超輕質(zhì)微型飛行器的持續(xù)飛行”為題，于北京時(shí)間7月17日夜間在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》上線(xiàn)發(fā)表。據(jù)了解，這是飛行器領(lǐng)域中國(guó)科學(xué)家自主研發(fā)成果首次在《自然》發(fā)表，著名國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》也在官網(wǎng)以最新消息方式報(bào)道了這項(xiàng)成果。
7月17日下午，北航科研團(tuán)隊(duì)在智能推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室展示研發(fā)成功的靜電飛行器樣機(jī)。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝論文通訊作者、北航教授漆明凈接受記者采訪介紹說(shuō)，微型飛行器得益于小體積、輕質(zhì)量、高機(jī)動(dòng)等特點(diǎn)，能夠在狹小空間執(zhí)行拍照、探測(cè)和運(yùn)輸?shù)忍厥馊蝿?wù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景。然而，此類(lèi)飛行器普遍存在飛行時(shí)間短的痛點(diǎn)問(wèn)題，尤其當(dāng)重量小于10克時(shí)，其飛行時(shí)間一般不超過(guò)10分鐘。
他指出，究其原因，目前微型飛行器一般采用傳統(tǒng)的電磁電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)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，甚至降到10%以下。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(yáng)光作為能源來(lái)源，受限于太陽(yáng)能電池的面積，很難滿(mǎn)足飛行需求。
為解決上述難題，北航科研團(tuán)隊(duì)從微型發(fā)動(dòng)機(jī)的原理方面尋求突破，提出一種新的靜電驅(qū)動(dòng)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)，在此基礎(chǔ)上成功研發(fā)靜電飛行器。它主要由靜電發(fā)動(dòng)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(shì)，并首次實(shí)現(xiàn)了微型飛行器在純自然太陽(yáng)光供能下的起飛和長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)飛行。
在一次耐久性測(cè)試中，靜電飛行器能持續(xù)飛行1小時(shí)，并且沒(méi)有出現(xiàn)性能退化。
7月17日下午，論文通訊作者、北航教授漆明凈(右)和論文共同第一作者、北航博士研究生彭謹(jǐn)哲在智能推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室接受采訪，展示靜電飛行器樣機(jī)并合影。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝論文共同第一作者、北航博士研究生彭謹(jǐn)哲說(shuō)，在新型微型靜電電機(jī)和超輕質(zhì)高壓電源的助力下，本次研發(fā)靜電飛行器的整機(jī)僅有巴掌大小(翼展20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(yáng)能飛行器的1/10和1/600。應(yīng)用方面，靜電飛行器可用于地震等災(zāi)后救援，開(kāi)展狹窄空間巡查和信息采集任務(wù)，為救援提供信息支撐。
論文共同通訊作者、北航教授閆曉軍表示，本次研發(fā)的靜電飛行器僅依靠自然太陽(yáng)光即可實(shí)現(xiàn)持續(xù)飛行，可極大拓展此類(lèi)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。未來(lái)，將大幅增加微型飛行器的飛行時(shí)長(zhǎng)，拓展其應(yīng)用范圍。
靜電飛行器的靜電電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和效率特性?？蒲袌F(tuán)隊(duì)/供圖論文第一作者、北航博士研究生申威透露，在這次發(fā)表成果基礎(chǔ)上，他們還提出一款翼展8毫米、質(zhì)量9毫克的超微型靜電飛行器研發(fā)方案，其飛行功耗不到1毫瓦，展示出靜電電機(jī)對(duì)飛行器進(jìn)一步微型化發(fā)展具有巨大潛力。(完)