Исследователи создали сверхлегкий дрон на солнечных батареях, способный совершать неограниченные полеты в дневное время. Дрон ColumbFly весит всего 4 грамма и использует для генерации электроэнергии солнечный элемент, создавая электрическое поле между противоположно заряженными пластинами, расположенными по кругу.
Эти противоположные заряды действуют как отталкивающиеся магниты, создавая достаточно силы для вращения лопастей ротора. Это создает крутящий момент, поднимая робота над землей.
Дрон имеет высокую подъемную силу 30,7 грамма на ватт и очень легкую систему питания, которая потребляет всего 0,568 Вт. Это позволяет ему летать непрерывно, используя солнечную энергию при естественном солнечном свете (920 Вт на квадратный метр).
Команда Университета Бэйхан в Пекине утверждает, что каждый компонент был разработан с учетом баланса эффективности и легкости, и такая конструкция может позволить выполнять задачи удаленного мониторинга в течение длительного периода времени.
Команда разработала дрон с большим двигателем, имеющим внутреннее кольцо неподвижных заряженных пластин (статор), изготовленных из тонких пластин из углеродного волокна с покрытием из алюминиевой фольги. Соседние пластины статора несут противоположные заряды, окруженные кольцом из 64 вращающихся пластин.
Активация происходит, когда внешние кольцевые пластины заряжаются, инициируя притяжение между противоположными пластинами статора и приводя в движение вращение. Поскольку пластины статора и ротора близко выровнены, контакт через тонкие провода облегчает передачу заряда и выравнивание, преобразуя притяжение в отталкивание. Этот механизм поддерживает движение ротора, гарантируя, что последующие пластины ротора удерживают противоположные заряды по отношению к следующей пластине статора.
Исследователи использовали тонкую пленку арсенида галлия для солнечных элементов, достигнув 30-процентной эффективности, но требуя высоковольтного преобразователя из-за низкого напряжения. Они пожертвовали эффективностью ради малого веса, расположив несколько преобразователей последовательно. Система весит 1,13 грамма и повышает напряжение с 4,5 В до 9 кВ при 24-процентной эффективности.
Исследователи утверждают, что в настоящее время ColumbFly может летать без привязи в течение 1 часа на высоте 15 сантиметров, неся до 2 граммов небольших датчиков или элементов управления. Хотя это может показаться скромным, команда оптимистично настроена и считает, что усовершенствования конструкции со временем повысят его выносливость и грузоподъемность.
