Літає, поки світить сонце: створено найменший БПЛА на сонячних батареях

Китайські вчені створили найменший і найлегший літальний апарат на сонячних батареях CoulombFly, який потенційно може літати нескінченно, поки на нього світить сонце. Про це пише портал IEEE Spectrum.

Повідомляється, що CoulombFly важить лише 4,21 грама при розмаху крил 20 сантиметрів. Головна проблема, з якою наразі стикаються настільки маленькі БПЛА, — обмежений час польоту. Дрони, які важать менш як 10 грамів, часто можуть залишатися в повітрі менш як 10 хвилин. Вчені розв'язали цю проблему за допомогою сонячного світла.

CoulombFly оснащений електростатичним двигуном, який приводить БПЛА в рух за допомогою електростатичних полів. Такі двигуни зазвичай використовуються як датчики в мікроелектромеханічних системах, а не для повітряного руху. Однак при масі всього 1,52 грама електростатичний двигун, який використовували вчені, має ефективність підйомної сили в два-три рази вищу, ніж двигуни інших крихітних дронів.

Як зазначають у виданні, попередні БПЛА, що працюють на сонячному світлі, зазвичай працювали на електромагнітних двигунах, які використовують електромагніти для руху. Однак що менший апарат, то менша в нього площа поверхні, з якої він може збирати сонячне світло. Менші електромагнітні двигуни також зазнають більшого тертя, ніж більші, а також більших втрат енергії через електричний опір їхніх компонентів.

Що стосується електростатичного двигуна, він має два вкладених одне в одне кільця. Внутрішнє кільце являє собою обертовий ротор, що має 64 планки з вуглецевого волокна, покритого алюмінієвою фольгою. Зовнішнє кільце оснащене 8 парами позитивних і негативних електродних пластин, також зроблених з листа вуглецевого волокна, пов'язаного з алюмінієвою фольгою. Край кожної пластини має щітку з алюмінію, яка торкається планок внутрішнього кільця.

Над електростатичним двигуном CoulombFly розташований пропелер завширшки 20 сантиметрів, з'єднаний з ротором. Під двигуном розташовані два тонкоплівкові сонячні елементи з арсеніду галію з високою щільністю потужності, кожен розміром 4 на 6 сантиметрів, масою 0,48 грама та ефективністю перетворення енергії понад 30%.

CoulombFly випробували в умовах природного сонячного світла. Під час тестування він успішно злетів за секунду і протримався в повітрі протягом години без погіршення характеристик.

"Моя кінцева мета — створити надмаленький літальний апарат, розміром і вагою з комара, з розмахом крил менше ніж 1 сантиметр", — зазначив Мінцзін Ці, професор енергетики та енерготехніки в Університеті Бейхан у Пекіні.

За словами Мінцзіна Ці, такий апарат має нести крихітну літій-іонну батарею. Це дасть йому змогу накопичувати енергію від сонячних панелей і літати навіть тоді, коли немає сонця, що потенційно дасть змогу працювати цілодобово. За словами дослідників, розробку можна застосувати для повітряної розвідки та в інших галузях.

Нагадаємо,безпілотний літальний апарат Zephyr, оснащений сонячними батареями, здатний піднятися на 21 км над землею і ширяти в повітрі без єдиної посадки кілька місяців.

Крім того, вчені з Брістольського університету розробляють бортові вітроенергетичні системи, які зможуть збирати енергію з повітря за допомогою дронів.