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我国科研团队研发出太阳能动力微型无人机秘密森林研团队研发出太阳能动力微型无人机

2024-07-20 14:10:37

来源:新华社

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新华社北京7月18日电(记者赵旭)续航能力关乎无人机的“生命力”,太阳能供能是实现无人机长时续航的重要路径之一。北京航空航天大学科研团队利用自主开发的新型静电电机,成功研制出仅重4.21克的太阳能动力微型无人机,实现纯自然光供能下的持续飞行。相关成果7月18日在国际学术期刊《自然》发表。

太阳能驱动大型无人机飞行已不是新鲜事,然而如何借太阳能驱动微型无人机一直是业界难题。当前无人机通常采用传统的电磁电机作为发动机部件,尽管目前太阳能电板转化率偏低,但大型无人机可装载大面积太阳能电板,以提供足够动能;于微型无人机而言,电磁电机在微型化后转速上升、发热增高,能量转化率急剧下降,同时由于机身无法承受大面积太阳能电板负重,导致其无法飞行。

走进北航能源与动力工程学院实验室,记者看到,这款微型无人机翼展约20厘米,底部装有两片仅不到半个巴掌大小的普通太阳能电池片。它如何实现飞行?

“关键是动力系统。”北航能源与动力工程学院教授漆明净说,首要考虑让动力系统减少热量损耗,使太阳能电池片产生的电能高效转化为动能。团队创新性提出一种新型静电驱动方案,研制出转速低、发热少、效率高的微型静电电机,实现微型飞行器在纯自然光供能下的起飞和持续飞行。

漆明净介绍,静电电机之所以能减少发热,是因为静电具有高电压、低电流的特性,电流越小,发热越少。“跟冬天穿衣服时的静电原理一致。衣服上静电的电压能达到上千伏甚至上万伏,但由于电荷少、电流小,产生的电功率小,对人体几乎无影响。”他说,团队专门研制出仅重1.13克的超轻质高压电能变换器,将太阳能电池片产生的电压从4.5伏左右提高至9000伏,打造出静电系统。

“太阳能微型无人机可实现长航时飞行,未来进一步开发后,有望在应急救援、狭窄空间检测等场景中应用。”北航能源与动力工程学院教授闫晓军说。

【责任编辑:卢小凡】
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