科技日報記者 操秀英
7月18日，記者從北京航空航天大學獲悉，該校能源與動力工程學院教授漆明凈和閆曉軍領銜的團隊，成功研制靠純自然光供能實現(xiàn)起飛和持續(xù)飛行的靜電飛行器CoulombFly（Coulomb意為庫侖，是電荷單位）。該微型飛行器由一種新型靜電電機作為發(fā)動機核心，未來將大幅增加微型飛行器的飛行時長，拓展其應用范圍。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《自然》期刊。
據(jù)介紹，得益于小體積、輕質(zhì)量、高機動等特點，微型飛行器能夠在狹小空間執(zhí)行拍照、探測和運輸?shù)忍胤N任務，在國民經(jīng)濟領域擁有廣泛應用前景。然而，此類飛行器普遍存在飛行時間短的痛點。當飛行器重量小于10克時，飛行時間一般不超過10分鐘。這是因為微型飛行器一般采用傳統(tǒng)的電磁電機作為發(fā)動機的驅(qū)動部件，電磁電機在微型化后轉(zhuǎn)速高、發(fā)熱大，能量轉(zhuǎn)化效率急劇下降。微型電磁電機效率下降后，如果采用供電方便的自然太陽光作為能量來源，受限于太陽能電池的面積，很難滿足飛行需求。
為了解決上述難題，北航科研團隊從微型發(fā)動機的原理方面尋求突破，提出一種新的靜電驅(qū)動方案，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，并成功試飛靜電飛行器CoulombFly。該飛行器主要由靜電發(fā)動機和超輕質(zhì)高壓電源組成，具備低功耗（0.568瓦）和高升力（30.7克每瓦）優(yōu)勢，首次實現(xiàn)了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續(xù)飛行。
據(jù)介紹，在微型靜電電機和超輕質(zhì)高壓電源的助力下，CoulombFly的整機僅有巴掌大?。ㄒ碚?0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、最輕太陽能飛行器的1/10和1/600。團隊還進一步提出一款翼展8毫米、質(zhì)量9毫克的超微型靜電飛行器，飛行功耗不到1毫瓦，展示了靜電電機在飛行器進一步微型化中的巨大潛力。
據(jù)悉，此前該領域的最高水平成果是哈佛大學2019年在《自然》發(fā)表的Robobee飛行器，該飛行器仍需采用人工光源（三倍太陽光）才能實現(xiàn)持續(xù)飛行。北航的此項成果僅依靠自然光即可實現(xiàn)持續(xù)飛行，可極大拓展此類飛行器的使用范圍，在微型飛行器的發(fā)展進程中具有里程碑意義。（圖片由北航提供）
