世界最轻最小纯自然光供能微型飞行器研制成功

记者18日从北京航空航天大学获悉，该校能源与动力工程学院教授漆明净和闫晓军领衔的团队，成功研制出靠纯自然光供能实现起飞和持续飞行的静电飞行器CoulombFly（Coulomb意为库仑，是电荷单位）。该微型飞行器由一种新型静电电机作为发动机核心，未来将大幅增加微型飞行器的飞行时长，拓展其应用范围。相关成果近日在线发表于《自然》期刊，并同时获得《自然》和《科学》首页推荐。

据介绍，得益于小体积、轻质量、高机动等特点，微型飞行器能够在狭小空间执行拍照、探测和运输等特种任务，在国民经济领域拥有广泛应用前景。然而，此类飞行器普遍存在飞行时间短的痛点。当飞行器重量小于10克时，飞行时间一般不超过10分钟。这是因为微型飞行器一般采用传统的电磁电机作为发动机的驱动部件，电磁电机在微型化后转速高、发热大，能量转化效率急剧下降。微型电磁电机效率下降后，如果采用供电方便的自然太阳光作为能量来源，受限于太阳能电池的面积，很难满足飞行需求。

为了解决上述难题，该团队从微型发动机的原理方面寻求突破，提出一种新的静电驱动方案，研制在微小尺寸下转速低、发热小、效率高的微型静电电机，并成功试飞静电飞行器CoulombFly。该飞行器主要由静电发动机和超轻质高压电源组成，具备低功耗和高升力优势，首次实现了微型飞行器在纯自然光供能下的起飞和持续飞行。

据介绍，在微型静电电机和超轻质高压电源的助力下，CoulombFly的整机仅有巴掌大小（翼展20厘米），重量比一张A4纸还轻（4.21克），尺寸和重量分别是此前世界最小、最轻太阳能飞行器的1/10和1/600。团队还进一步提出一款翼展8毫米、质量9毫克的超微型静电飞行器，飞行功耗不到1毫瓦，展示了静电电机在飞行器进一步微型化中的巨大潜力。

据悉，此前该领域的最高水平成果是哈佛大学2019年在《自然》发表的Robobee飞行器，该飞行器仍需采用人工光源（三倍太阳光）才能实现持续飞行。北航团队的此项成果仅依靠自然光即可实现持续飞行，可极大拓展此类飞行器的使用范围，在微型飞行器的发展进程中具有里程碑意义。（记者操秀英）

（责编：赵珊）